Question

【题目】如图所示，是原电池的装置图。请回答：

（1）若C为稀H2SO4溶液，电流表指针发生偏转，B电极材料为Fe且作负极，则A电极上发生的电极反应式为_____________；反应进行一段时间后溶液C的pH将_____（填“升高”“降低”或“基本不变”）。

（2）若需将反应：Cu＋2Fe3＋=Cu2＋＋2Fe2＋设计成如图所示的原电池装置，则A（负极）极材料为____，B（正极）极材料为______，溶液C为_______。

（3）CO与H2反应还可制备CH3OH，CH3OH可作为燃料使用，用CH3OH和O2组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如下：

电池总反应为2CH3OH＋3O2=2CO2＋4H2O，则c电极是____（填“正极”或“负极”），c电极的反应方程式为______________。若线路中转移2mol电子，则上述CH3OH燃料电池，消耗的O2在标准状况下的体积为_____。

Answer 1

【答案】2H＋＋2e－=H2↑ 升高 Cu 石墨 FeCl3溶液 负极 CH3OH－6e－＋H2O=CO2＋6H＋ 11.2L

【解析】

（1）若C为稀H2SO4溶液，电流表指针发生偏转，B极电极材料为Fe且作负极，A电极为正极，电极材料为较铁不活泼的金属或非金属，发生还原反应，溶液中的氢离子得电子生成氢气，电极反应方程式为：2H＋＋2e－=H2↑；由原电池的总反应可知，反应一段时间后，溶液C的pH升高，答案为：2H＋＋2e－=H2↑；升高；

（2）分析反应Cu＋2Fe3＋=Cu2＋＋2Fe2＋，将其拆分为两个半反应，分别为：Cu-2e－=Cu2+，2Fe3++2e－=2Fe2+，根据原电池原理，可知负极电极反应式为：Cu-2e－=Cu2+，正极的电极反应式为：2Fe3++2e－=2Fe2+，正负极材料分别为：负极为Cu，正极为石墨（或Pt），含Fe3+的溶液（如FeCl3溶液）作电解质溶液，用导线连接正、负极，构成闭合回路即可构成原电池。答案为：Cu；石墨；FeCl3溶液；

（3）根据燃料电池结构示意图中电子流向可知，c电极为负极，发生氧化反应，其电极反应方程式为：CH3OH-6e－+H2O=CO2+6H+，电极d为正极，O2得到电子，发生还原反应，电极反应方程式为：4H++4e－+O2=2H2O；1mol氧气在反应中得到4mol电子，若线路中转移2mol电子，则消耗氧气0.5mol，在标准状况下的体积为，答案为：负极；CH3OH－6e－＋H2O=CO2＋6H＋；11.5L。