题目内容
【题目】依据原电池原理，回答下列问题：
（1）图1是依据氧化还原反应：Cu（s）＋2Fe3＋（aq）＝Cu2＋（aq）＋2Fe2＋（aq）设计的原电池装置。
①电极X的材料是________（填化学名称）；电极Y的材料是__________（填化学名称）。
②Y电极发生的电极反应式为：______________。
（2）图2是使用固体电解质的燃料电池，装置中，以稀土金属材料作惰性电极，在两极上分别通入CH4和空气，其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体，它在高温下能传导正极生成的O2－离子(O2＋4e―→2O2－)。
①c电极为______________极。（填“正”或“负”）
②d电极上的电极反应式为___________________________。
③如果消耗甲烷160g，假设化学能完全转化为电能，则转移电子的数目为______________（用NA表示），需要消耗标准状况下氧气的体积为_______L。
【答案】铜 碳（石墨、金、铂、银） 2Fe3＋＋2e－＝2Fe2＋ 正 CH4＋4O2－－8e－=CO2＋2H2O 80NA 448
【解析】
（1）因为氧化还原反应，Cu（s）＋2Fe3＋（aq）＝Cu2＋（aq）＋2Fe2＋（aq）中，Cu失去电子，化合价升高，是原电池中电子流出的一极，而Fe3＋化合价降低，发生还原反应，由此回答；
（2）依据图2电流方向，可以看出①c电极是燃料电池电子流入的一级，为正极；②d电极为电子流出的电极，为燃料电池的负极；③根据电池反应式，计算消耗甲烷160g，转移电子数和需要消耗标准状况下氧气的体积；
（1）由Cu（s）＋2Fe3＋（aq）＝Cu2＋（aq）＋2Fe2＋（aq）可知：Cu失去电子，化合价升高，是电子流出的一极，为原电池的负极，故电极X的材料是铜，电极Y是原电池的正极，发生Fe3+得电子的还原反应，可选择惰性电极碳或比铜活波性弱的材料做电极，如碳（石墨、金、铂、银）做正极，原电池正极的电极反应式为：2Fe3＋＋2e－＝2Fe2＋；
本题答案为：铜，碳（石墨、金、铂、银）；2Fe3＋＋2e－＝2Fe2＋（或Fe3＋＋e－＝Fe2＋）。
（2）有图2电流方向可以看出，①c电极是燃料电池电子流入的一级，为正极；②d电极为电子流出的电极，为燃料电池的负极，负极发生CH4失电子的氧化反应，电极反应式为：CH4＋4O2－－8e－=CO2＋2H2O；③根据电池反应式，CH4
2O2=CO22H2O，160g CH4的物质的量为，n(CH4)=
=10mol，设有xmol电子转移，则1:8=10：X，解得X=80mol，转移电子电子数目为80NA，消耗O2的物质的量为：n(O2=)20mol，体积V（O2）=20mol
22.4L/mol=448L；
本题答案为：正 ， CH4＋4O2－－8e－=CO2＋2H2O ，80NA ，448。
