Question

【題目】I.依據(jù)氧化還原反應(yīng)：2Ag＋(aq)＋Cu(s)=Cu2＋(aq)＋2Ag(s)設(shè)計(jì)的原電池如圖所示。

請(qǐng)回答下列問題：

(1)電極 X 的材料是__________填化學(xué)式）；電解質(zhì)溶液 Y 是______填化學(xué)式）。

(2)銀電極發(fā)生______填“氧化”或“還原”）反應(yīng)，其電極反應(yīng)式為_________；X 電極反應(yīng)式為_____。

II. 高鐵電池是一種新型可充電電池，與普通電池相比，該電池能較長時(shí)間保持穩(wěn)定的放 電電壓。高鐵電池的總反應(yīng)為：3Zn＋2K2FeO4＋8H2O 3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH。

請(qǐng)回答下列問題：

(1)已知放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為 Zn－2e-＋2OH- ===Zn(OH)2，則正極反應(yīng) 為_____________。

(2)放電時(shí)，_____(填“正”或“負(fù)”)極附近溶液的 pH 升高。

(3)高鐵電池充電時(shí)，電池的負(fù)極與電源的_____（填“正極”或“負(fù)極”），充 電時(shí)與電池負(fù)極相連的電極反應(yīng)為__________。

III.近幾年開發(fā)的甲醇燃料電池采用鉑作電極催化劑，電池中的質(zhì)子交換膜只允許質(zhì)子和 水分子通過。其工作原理的示意圖如下：

請(qǐng)回答下列問題： (1)該燃料電池的總反應(yīng)為_________。

(2)Pt(a)電極是電池的_____（填“正”或“負(fù)”）極，電極反應(yīng)式為：__________； Pt(b)電極反應(yīng)式為___________。

Answer 1

【答案】Cu AgNO3 還原 Ag++e=Ag Cu-2e-=Cu2+ FeO42-＋4H2O+3e- = Fe(OH)3＋5OH- 正 負(fù) Zn(OH)2＋2e-= Zn＋2OH- 2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O 負(fù) CH3OH+H2O-6e-═CO2+6H+ O2+4H++4e-═2H2O

【解析】

I. 由反應(yīng)方程式可知，該原電池的電極反應(yīng)式為：正極：2Ag++2e-═2Ag，負(fù)極：Cu-2e-═Cu2+，所以X極的材料應(yīng)為Cu，電解質(zhì)溶液Y應(yīng)為AgNO3溶液，外電路中的電子從Cu極流向Ag極；

II. (1) 放電時(shí)，該電池是原電池，原電池正極上得電子化合價(jià)降低而發(fā)生還原反應(yīng)；

(2)根據(jù)電極反應(yīng)式確定pH 升高的電極。

(3)高鐵電池充電時(shí)，為電解池，負(fù)極與電池的負(fù)極相連，為電解池的陰極，發(fā)生還原反應(yīng)；

III. (1) 原電池反應(yīng)的實(shí)質(zhì)為氧化還原反應(yīng)，甲醇被氧化生成二氧化碳和水；

(2) 該原電池中質(zhì)子交換膜只允許質(zhì)子和水分子通過，說明電解質(zhì)溶液為酸性溶液，燃料電池中，通入燃料的電極為負(fù)極，負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，通入氧化劑的電極為正極，正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)。

I. (1) 由反應(yīng)“2Ag+(aq)+Cu(s)═Cu2+(aq)+2Ag(s)”可知，在反應(yīng)中，Cu被氧化，失電子，應(yīng)為原電池的負(fù)極，Ag+在正極上得電子被還原，電解質(zhì)溶液為AgNO3溶液 ；

(2) 正極為活潑性較Cu弱的Ag，Ag+在正極上得電子被還原，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為Ag++e=Ag，X為負(fù)極，銅失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：Cu-2e-=Cu2+；

II. (1) 放電時(shí)，該電池是原電池，負(fù)極反應(yīng)為 Zn－2e-＋2OH- =Zn(OH)2，則正極上發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為FeO42-＋4H2O+3e- = Fe(OH)3＋5OH-；

(2) 放電時(shí)正極反應(yīng)為FeO42+4H2O+3e-=Fe(OH)3+5OH-，生成氫氧根離子，堿性要增強(qiáng)，即正極附近溶液的 pH升高；

(3)高鐵電池充電時(shí)為電解池，負(fù)極與電池的負(fù)極相連，為電解池的陰極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Zn(OH)2＋2e-= Zn＋2OH-；

III. (1) 原電池反應(yīng)的實(shí)質(zhì)為氧化還原反應(yīng)，甲醇被氧化生成二氧化碳和水，電池總反應(yīng)為2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O；

(2) 該原電池中質(zhì)子交換膜只允許質(zhì)子和水分子通過，說明電解質(zhì)溶液為酸性溶液，燃料電池中，通入燃料的電極為負(fù)極，負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電解方程式為CH3OH+H2O-6e-═CO2+6H+，通入氧化劑的電極為正極，正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極方程式為O2+4H++4e-═2H2O。