Question

【题目】下图是某化学兴趣小组探究化学能转变为电能的装置。

(1)当电极a为Zn、电极b为Fe、电解质溶液为稀硫酸时，SO42-向_____极（填a或b）移动，正极的电极反应式为：_____________

(2)若依据氧化还原反应：Cu+2Fe3＋=Cu2＋+2Fe2＋设计原电池，电极a为石墨、则电极b为电池的_______极，发生的电极反应式为：_______，电极a上发生的电极反应为______(填“氧化”或“还原”)反应。

(3)燃料电池的工作原理是将燃料和氧化剂(如O2)反应所放出的化学能直接转化为电能。现设计一燃料电池，以电极a为正极，电极b为负极，氢气为燃料，采用酸性溶液为电解液；则氢气应通入_____极(填a或b)。a极发生电极反应式为：________。当电路中通过2mol电子时，理论上消耗标况下氧气_____L。

Answer 1

【答案】a 2H++2e-=H2↑ 负 Cu-2e-=Cu2+ 还原 b O2+4e-+4H+=2H2O 11.2

【解析】

(1)根据原电池的工作原理来回答；

(2)原电池中失电子的物质作负极，根据方程式知，铜失电子，发生氧化反应，作负极，导电的非金属碳棒作正极，正极上溶液中的Fe3+获得电子，发生还原反应；

(3)在燃料电池中，通燃料的电极为负极，通入氧气的电极是正极，正极是氧气得电子，电子从负极流向正极，根据电子转移数目作计算。

(1) Zn、Fe、稀硫酸构成的原电池，金属Zn作负极，金属Fe为正极，SO42-向正电荷较多的负极a电极方向移动；正极上溶液中的H+获得电子，发生还原反应，电极反应为：2H++2e-=H2↑；

(2)在原电池中失电子的物质作负极，根据方程式知，铜失电子，发生氧化反应，作负极；由于电极a为石墨，是惰性电极，则电极b为Cu，是电池的负极，负极的电极反应式为Cu-2e-=Cu2+；在导电的非金属碳棒作正极，正极上溶液中的Fe3+获得电子，发生还原反应；

(3)在氢氧燃料电池中，燃料氢气在负极通入，氧气在正极通入，在正极上氧气得电子，电子从负极流向正极。若以电极a为正极，电极b为负极，氢气为燃料，采用酸性溶液为电解液；则氢气应通入b极，在正极a极上O2获得电子，与溶液中 H+结合形成水，所以a电极发生电极反应式为：O2+4e-+4H+=2H2O，根据电极反应式可知：每有1molO2发生反应，转移4mol电子，则当电路中通过2mol电子时，理论上消耗标况下氧气的物质的量是0.5mol，其在标准状况下的体积V(O2)= 0.5mol ×22.4L/mol=11.2L。