Question

【题目】(1)理论上讲，任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池．请你利用下列反应“Cu + 2Ag+ = 2Ag + Cu2+”设制一个化学电池：

①画出合理的原电池装置图_____________________________ (标明正负极、电极材料和电解质溶液)

②正极质量_____(填“增加”、“减少”或“不变”，下同)，负极质量______

(2)甲烷燃料电池的工作原理如图所示．

①该电池工作时，b口通入的物质为______，c口通入的物质为______；

②该电池负极的电极反应式为：_____________________________；

③工作一段时间后，当3.2g甲烷完全反应生成CO2时，有_______个电子转移．

Answer 1

【答案】 增加 减少 CH4 O2(空气) CH4 - 8e- + 2H2O = CO2 + 8H+ 1.6NA

【解析】

(1)根据反应方程式知，Cu失电子，作负极，电解质溶液中含有得电子的Ag+，可用硝酸银溶液作电解质溶液，正极可用C，据此设计实验装置图，并结合原电池原理分析解答；

(2)①根据氢离子移动方向知，右侧电极为正极，左侧电极为负极；

②负极上燃料失电子发生氧化反应，正极上氧化剂得电子发生还原反应；

③根据甲烷和转移电子之间的关系式计算。

(1)①原电池中失电子的物质作负极，根据反应方程式Cu + 2Ag+ = 2Ag + Cu2+知，Cu作负极，电解质溶液中含有得电子的Ag+，可用硝酸银溶液作电解质溶液，正极可用C，电子流动方向为负极到正极；则装置图为，故答案为：；

②该电池工作时，正极上Ag+得电子生成金属银，质量增加，负极上铜失去电子变成铜离子，质量减小，故答案为：增加；减少；

(2)①根据氢离子的移动方向知，右侧电极为正极，正极上氧气得电子，左侧电极为负极，负极上通入燃料甲烷，故答案为：CH4；O2；

②负极上甲烷失电子和水反应生成二氧化碳和氢离子，电极反应式为CH4 - 8e- + 2H2O = CO2 + 8H+，故答案为：CH4 - 8e- + 2H2O = CO2 + 8H+；

③3.2g甲烷的物质的量==0.2mol，根据CH4 - 8e- + 2H2O = CO2 + 8H+知， 3.2g甲烷完全反应生成CO2时，转移电子的物质的量=0.2mol×8=1.6mol，则转移电子个数为1.6NA，故答案为：1.6NA。