Question

（1）原电池是一种将

 

能转化为

 

能的装置．如图所示的原电池装置中，当开关K₁闭合后，能够观察到的现象是

 

；Cu片发生

 

（填“氧化”或“还原”）反应，该电极反应式是

 

．
（2）利用反应：Cu+2Ag⁺=2Ag+Cu²⁺设计一个化学电池（电极材料和电解液自选），画出实验装置图，注明电解质溶液名称、正负极材料和电子流向．
（3）利用甲醇（CH₃OH）、氧气组成燃料电池，电解质溶液为碱性，电池工作时，其负极方程式（写离子方程式）为

 

．
（4）一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为CH₃CH₂OH+H₂O→CH₃COOH+4H⁺+4e^-．正极的反应式：

 

；电池反应的总方程式为：

 

．

Answer 1

考点：原电池和电解池的工作原理

专题：电化学专题

分析：（1）原电池是将化学能转变为电能的装置，图中的Cu、Zn原电池中，Zn失去电子作负极，被氧化，正极上氢离子得到电子生成氢气，有电流通过导线灯泡发光，电流表指针偏转；
（2）根据反应方程式中反应前后的金属单质确定电极材料，根据反应物中的化合物确定电解质；
（3）碱性条件下，负极上甲醇失电子生成碳酸根离子；
（4）酸性燃料电池中氧气在正极得电子生成水，根据正极和负极的电极反应式书写总反应．

解答： 解：（1）原电池是一种将化学能转变为电能的装置，图中的Cu、Zn原电池中，Zn失去电子作负极，被氧化，发生氧化反应，Cu作正极，正极上氢离子得到电子发生还原反应生成氢气，电极反应为2H⁺+2e^-=H₂↑，有电流通过导线，所以观察到Zn电极逐渐溶解，正极上有无色气泡生成，灯泡发光，电流表指针偏转，
故答案为：化学；电；Zn电极逐渐溶解，Cu电极表面有气泡生成，LED灯发光，电流表指针偏转；还原；2H⁺+2e^-=H₂↑．
（2）Cu+2Ag⁺=Cu²⁺+2Ag，根据反应前后的金属单质确定电极材料，所以该原电池的电极材料是铜和银，铜比银易失去电子，所以铜作负极，银作正极；反应物中的化合物为含银离子的可溶性化合物，常见的有硝酸银，所以电解质溶液为硝酸银溶液；外电路中电子的流向为Cu→Ag，电流的流向为Ag→Cu，该原电池的装置图为：；
故答案为：；
（3）碱性条件下，负极上甲醇失电子生成碳酸根离子，则其电极反应式为：CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O，
故答案为：CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O；
（4）酸性燃料电池中氧气在正极得电子生成水，其电极反应式为：O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O，正极的电极反应式与和负极的电极反应式相加即是总反应，所以电池反应的总方程式为：CH₃CH₂OH+O₂=CH₃COOH+H₂O，
故答案为：O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O；CH₃CH₂OH+O₂=CH₃COOH+H₂O．

点评：本题考查原电池的工作原理，题目难度中等，注意把握电极方程式的书写，特别是电解质溶液的酸碱性对电极方程式的影响．