Question

【题目】(1)科研人员设想用如图所示装置生产硫酸。

①上述生产硫酸的总反应方程式为_____，b 是_____极，b 电极反应式为______________，生产过程中H+向_____(填 a 或 b)电极区域运动。

②该小组同学反思原电池的原理，其中观点正确的是_____(填字母)。

A.原电池反应的过程中可能没有电子发生转移

B.原申池装置一定需要2个活泼性不同的金属电极

C.电极一定不能参加反应

D.氧化反应和还原反应可以拆开在两极发生

(2)CO与H2反应还可制备CH3OH，CH3OH可作为燃料使用，用CH3OH和O2组合形成的质子交换膜(只允许H+通过)质子交换膜左右两侧的溶液均为1L 2mol·L-1H2SO4溶液。燃料电池的结构示意图如：电池总反应为2CH3OH+3O2＝2CO2+4H2O，c电极为_____(填“正极”或“负极”)，c电极反应方程式为___________________________。当电池中有1mol e-发生转移时左右两侧溶液的质量之差为______g (假设反应物耗尽，忽略气体的溶解)。

Answer 1

【答案】2SO2+O2+2H2O=2H2SO4 正 O2+4e-+4H+=2H2O b D 负极 CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+ 12g

【解析】

（1）原电池中负极失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极，所以溶液中的阳离子向正极移动，正极得到电子，发生还原反应，据此判断；

（2）根据电子的移动方向判断正负极，进而书写电极反应式。

（1）①根据装置图可知a电极通入二氧化硫，二氧化硫发生失去电子的氧化反应，氧气在正极通入，因此上述生产硫酸的总反应方程式为2SO2+O2+2H2O＝2H2SO4，b通入氧气，是正极，氧气在酸性条件下得电子产生水，反应式为O2+4e-+4H+=2H2O，原电池中阳离子向正极移动，则生产过程中H+向b电极区域运动；

②A.原电池反应的过程中一定有电子发生转移，选项A错误；

B.原申池装置不一定需要2个活泼性不同的金属电极，例如燃料电池等，选项B错误；

C.原电池中电极可以参加反应，例如铜、锌、稀硫酸组成的原电池中锌电极参加反应，选项C错误；

D.原电池中氧化反应和还原反应可以拆开在两极发生，选项D正确；

答案选D；

（2）根据装置图可知电子从c电极流出，则c电极是负极，电池总反应为2CH3OH+3O2＝2CO2+4H2O，所以甲醇在负极发生失去电子的氧化反应转化为二氧化碳，则c电极反应方程式为CH3OH－6e－+H2O＝CO2+6H+；

负极反应式为CH3OH－6e－+H2O＝CO2+6H+，当转移1mol电子时，左侧质量减轻×12g=2g，还要有1molH+通过质子交换膜进入右侧，质量减少1g，正极反应式为O2+4H++4e-=2H2O，右侧质量增加32g×=8g，加上转移过来的1gH+，因此左右两侧溶液的质量之差为8g+1g+2g+1g=12g。