Question

【题目】人们应用原电池原理制作了多种电池，以满足不同的需要．以下每小题中的电池广泛使用于日常生活、生产和科学技术等方面，请根据题中提供的信息，填写空格．
（1）蓄电池在放电时起原电池作用，在充电时起电解池的作用．铅蓄电池在放电时发生的电池反应式为：Pb+PbO2+2H2SO4═2PbSO4+2H2O．负极反应式为 ． 正极反应式为 ．
（2）铁、铜、铝是生活中使用广泛的金属，FeCl3溶液常用于腐蚀印刷电路铜板，其反应过程的离子方程式为 ， 若将此反应设计成原电池，则负极所用电极材料为 ， 正极反应式为 ．
（3）将铝片和铜片用导线相连，一组插入浓硝酸中，一组插入烧碱溶液中，分别形成了原电池，在这两个原电池中，负极分别为 ．
A．铝片、铜片
B．铜片、铝片
C．铝片、铝片
D．铜片、铜片
写出插入烧碱溶液中形成原电池的负极反应式： ．
（4）燃料电池是一种高效、环境友好的供电装置，如图是甲烷燃料电池原理示意图，回答下列问题：

①电池的负极是（填“a”或“b”），该极的电极反应式是： ．
②电池工作一段时间后电解质溶液的pH（填“增大”、“减小”或“不变”）．

Answer 1

【答案】
（1）Pb+SO42﹣﹣2e﹣=PbSO4；PbO2+SO42﹣+4H++2e﹣=PbSO4+2H2O
（2）2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+；Cu；2Fe3++2e﹣=2Fe2+
（3）B；Al+4OH﹣﹣3e﹣=AlO2﹣+2H2O
（4）a；CH4+10OH﹣﹣8e﹣=CO32﹣+7H2O；减小
【解析】（1）铅蓄电池的电池总反应式为：Pb+PbO2+2H2SO4═2PbSO4+2H2O，依据反应的总电池反应，反应中Pb元素化合价升高的在负极失电子发生氧化反应，其电极反应为：Pb+SO42﹣﹣2e﹣=PbSO4 ， PbO2中元素化合价降低的是在正极得到电子发生还原反应生成硫酸铅，电极反应为：PbO2+2e﹣+4H++SO42﹣=PbSO4+2H2O；所以答案为：Pb+SO42﹣﹣2e﹣=PbSO4；PbO2+SO42﹣+4H++2e﹣=PbSO4+2H2O；（2）Fe3+有强氧化性，能把金属铜氧化成铜离子，自身被还原成Fe2+ ， 反应方程式为2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+ ， 设计成原电池时，Cu在负极上发生氧化反应，正极上三价铁离子得电子发生还原反应，其正极上的电极反应式为2Fe3++2e﹣=2Fe2+ ， 所以答案为：2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+；Cu；2Fe3++2e﹣=2Fe2+；3）将铝片和铜片用导线相连，一组插入浓硝酸中，铝钝化，所以Cu失电子作负极，一组插入烧碱溶液中，Cu与氢氧化钠不反应，Al失电子作负极，碱性条件下，Al失电子生成偏铝酸根离子，其电极反应为：Al+4OH﹣﹣3e﹣=AlO2﹣+2H2O；所以答案为：B；Al+4OH﹣﹣3e﹣=AlO2﹣+2H2O；（4）①碱性甲烷燃料电池中通入甲烷的一极a为原电池的负极，该极上是燃料发生失电子的氧化反应，即CH4+10OH﹣﹣8e﹣=CO32﹣+7H2O，所以答案为：a；CH4+10OH﹣﹣8e﹣=CO32﹣+7H2O；②在碱性溶液中，甲烷燃料电池的总反应式为CH4+2O2+2OH﹣=CO32﹣+3H2O，电池工作一段时间后，由于氢氧根离子被消耗，所以电解质溶液的pH会减小，所以答案为：减小．