Question

【题目】如图是某化学兴趣小组探究不同条件下化学能转变为电能的装置：

(1)当电极a为Al，电极b为Mg，电解质溶液为氢氧化钠溶液时，该电池的负极的电极反应式为__________。当反应中收集到标准状况下224 mL气体时，消耗的电极质量为________g。

(2)燃料电池的工作原理是将燃料和氧化剂(如O2)反应所产生的化学能直接转化为电能。现设计一燃料电池，电极a通入甲烷燃料，采用氢氧化钠溶液为电解液，则电子从____极流出，a极的电极反应式为________。

(3)质量相同的铜棒和铁棒用导线连接后插入CuSO4溶液中，一段时间后，取出洗净、干燥、称量，二者质量差为24 g，则导线中通过的电子的物质的量_______mol。

(4)学法题：总结原电池负极的判断方法___________(至少2条)。

Answer 1

【答案】Al－3e－＋4OH－=AlO2－＋2H2O 0.18 a CH4－8e－＋10OH－=CO32－＋7H2O 0.4 电流的方向、电子的流向等

【解析】

(1)当电极a为Al，电极b为Mg，电解质溶液为氢氧化钠溶液时，Al作负极，失电子，负极反应为：Al－3e－＋4OH－=AlO2－＋2H2O，总反应为：2Al+2H2O+2NaOH=2NaAlO2+3H2↑，每产生3mol氢气，消耗2molAl，当收集到224mL气体，即物质的量n==0.01mol时，消耗Al的物质的量=mol，质量=mol×27g/mol=0.18g，故答案为：Al－3e－＋4OH－=AlO2－＋2H2O；0.18g；

(2)燃料电池中，燃料在负极失电子，所以，a极是负极，则电子从a极流出，a极反应式为：CH4－8e－＋10OH－=CO32－＋7H2O，故答案为：a；CH4－8e－＋10OH－=CO32－＋7H2O；

(3)Fe作负极，失电子，负极质量减小，Cu作正极，Cu2+在正极得电子生成Cu，正极质量增大，总反应为：Fe+Cu2+=Cu+Fe2+ ～ 2e-，每转移2mol电子，两极质量相差(56+64)g=120g，当两极相差24g时，转移电子物质的量==0.4mol，故答案为：0.4；

(4)原电池的工作原理为：负极失电子，化合价升高，发生氧化反应，正极得电子，化合价降低，发生还原反应，电子从负极流出，正极流进，电流方向与电子流向相反，所以，判断正负极的方法有：电流的方向、电子的流向、化合价升降、氧化反应和还原反应等，故答案为：电流的方向、电子的流向等。