Question

【题目】（1）已知电极材料：铁、铜、银、石墨、锌、铝；电解质溶液：CuCl2溶液、Fe2（SO4）3溶液、盐酸．按要求回答下列问题：

①电工操作上规定：不能把铜导线和铝导线连接在一起使用．请用电化学知识说明原因 ．

②若电极材料选铜和石墨，电解质溶液选硫酸铁溶液，外加导线，能否构成原电池？ 能 （填“能”或“不能”），若能，请写出电极反应式， ．

③若用石墨作电极，电解1L0.1mol/L盐酸，当转移0.5mol电子时，阳极得到气体的体积（标况）为 L．

（2）被誉为改变未来世界的十大新科技之一的燃料电池具有无污染、无噪音、高效率的特点．如图为氢氧燃料电池的结构示意图，电解质溶液为KOH溶液，电极材料为疏松多孔石墨棒．当氧气和氢气分别连续不断地从正、负两极通入燃料电池时，便可在闭合回路中不断地产生电流．试回答下列问题：

①写出氢氧燃料电池工作时正极电极反应方程式： ．

②如果该氢氧燃料电池每转移0.1mol电子，消耗标准状况下氧气 ．

③若将此燃料电池改进为直接以甲烷和氧气为原料进行工作时，负极反应式为 ．

Answer 1

【答案】（1）形成原电池加速铝导线的腐蚀；能；负极：Cu﹣2e﹣=Cu2+；正极：2Fe3++2e﹣=2Fe2+；3.36；（2）O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣；0.56L；CH4+10OH﹣﹣8e﹣═CO32﹣+7H2O．

【解析】解：（1）①铜、铝的金属活泼性不同，遇到合适的电解质溶液易构成原电池，从而加快铝的腐蚀，所以不能把铜导线和铝导线连接在一起使用，

故答案为：形成原电池加速铝导线的腐蚀；

②铜、石墨的活泼性不同且都导电，铜和硫酸铁能自发的进行氧化还原反应，所以铜、石墨、硫酸铁溶液能构成原电池，铜易失去电子发生氧化反应，所以铜作负极，石墨作正极，负极上的电极反应式为：Cu﹣2e﹣=Cu2+，正极上铁离子得电子发生还原反应，电极反应式为2Fe3++2e﹣=2Fe2+，

故答案为：能；负极：Cu﹣2e﹣=Cu2+；正极：2Fe3++2e﹣=2Fe2+；

③若用石墨作电极，电解1L0.1mol/L盐酸，阳极上的反应2Cl﹣﹣2e﹣=Cl2↑，4OH﹣﹣4e﹣=O2↑+2H2O，阴极上的电极反应为：2H++2e﹣=H2↑，全部氯离子失电子总量是0.1mol生成氯气是0.05mol，失去0.4mol电子得到氧气的物质的量是0.1mol，当转移0.5mol电子时，阳极得到气体是氯气0.05mol，氧气0.1mol，所以当转移0.5mol电子时，阳极得到气体的体积（标况）为0.15mol×22.4L/mol=3.36L，故答案为：3.36；

（2）①写出氢氧燃料电池工作时正极是氧气放电，生成氢氧根离子，正极电极反应方程式：O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣，故答案为：O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣；

②消耗1mol的氧气转移，4mol电子，所以每转移0.1mol电子，消耗氧气的物质的量为：mol=0.025mol，所以体积为：0.025mol×22.4L/mol=0.56L，故答案为：0.56L；

③甲烷和氧气为原料进行工作时，负极甲烷发生氧化反应，碱性条件下，甲烷燃烧生成碳酸根离子，其电极反应式为：CH4+10OH﹣﹣8e﹣═CO32﹣+7H2O；故答案为：CH4+10OH﹣﹣8e﹣═CO32﹣+7H2O．