Question

11．I．依据2AgNO₃+Cu═Cu（NO₃）₂+2Ag 在图1画出符合该反应的双液原电池装置图．

II．以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池原理为C₆H₁₂O₆+6O₂═6CO₂+6H₂O  结构如图2所示．
（1）电极a为正极（填“正极”或“负极”），该电极反应式6O₂+24H⁺+24e^-=12H₂O．
（2）电池内部H⁺移向a（填“a”或“b”）．
（3）基于绿色化学理念设计的电解池可以制取Cu₂O，电解总反应为：2Cu+H₂O通电═Cu₂O+H₂↑，若以上述微生物燃料电池作为电源，试回答下列问题：
①电极Cu为阳极（填“阳极”或“阴极”）．
②石墨电极上有无色气体生成，该电极反应式2H⁺+2e^-=H₂↑．
③当有0.1mol C₆H₁₂O₆发生反应时，生成1.2mol Cu₂O．
（4）燃料电池中，助燃剂（氧化剂）不一定是氧气．例如，以铂为电极，H₂-Cl₂-KOH溶液构成燃料电池，该燃料电池负极反应式为H₂+2OH^--2e^-=2H₂O．

Answer 1

分析 I．依据2AgNO₃+Cu═Cu（NO₃）₂+2Ag 设计双液原电池，则Cu为负极，插在硫酸铜溶液中，Ag为正极插在硝酸银溶液中，用盐桥连接；
II．燃料电池中通入氧气的一极为正极，通入燃烧的一极为负极；
（1）正极上氧气得电子生成水；
（2）阳离子向正极移动；
（3）电解时Cu在阳极失电子，氢离子在阴极得电子，结合串联电路中电子守恒计算；
（4）碱性条件下，氢气失电子生成水．

解答 解：I．依据2AgNO₃+Cu═Cu（NO₃）₂+2Ag 设计双液原电池，则Cu为负极，插在硫酸铜溶液中，Ag为正极插在硝酸银溶液中，用盐桥连接，则原电池装置图为：；
故答案为：；
II．燃料电池中通入氧气的一极为正极，通入燃烧的一极为负极；
（1）a电极通入氧气，所以a为正极，正极上氧气得电子生成水，其电极方程式为：6O₂+24H⁺+24e^-=12H₂O；
故答案为：正极；6O₂+24H⁺+24e^-=12H₂O；
（2）阳离子向正极移动，a为正极，则电池内部H⁺移向a极移动；
故答案为：a；
（3）已知电解总反应为：2Cu+H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Cu₂O+H₂↑，电解时Cu在阳极失电子，氢离子在阴极得电子；
①电解时Cu失电子为阳极；
故答案为：阳极；
②石墨电极上有无色气体生成，该电极上为氢离子得电子生成氢气的反应，其电极反应式2H⁺+2e^-=H₂↑；
故答案为：2H⁺+2e^-=H₂↑；
③由C₆H₁₂O₆～6O₂～24e^-～12Cu₂O可知，当有0.1mol C₆H₁₂O₆发生反应时，转移电子为2.4mol，生成1.2mol Cu₂O；
故答案为：1.2；
（4）碱性条件下，氢气失电子生成水，其负极反应式为H₂+2OH^--2e^-=2H₂O；
故答案为：H₂+2OH^--2e^-=2H₂O．

点评 本题考查了原电池的设计、电化学电极反应式的书写、电解的计算等知识，明确发生的电解反应及反应中转移的电子数即可解答，注意把握原电池原理和电解池原理是解答本题的关键，题目难度中等．