题目内容
【题目】如图所示,是原电池的装置图。请回答:
(1)若C为稀H2SO4溶液,电流表指针发生偏转,B电极材料为Fe且作负极,则A电极上发生的电极反应式为_____________;反应进行一段时间后溶液C的pH将_____(填“升高”“降低”或“基本不变”)。
(2)若需将反应:Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+设计成如图所示的原电池装置,则A(负极)极材料为____,B(正极)极材料为______,溶液C为_______。
(3)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燃料电池的结构示意图如下:
电池总反应为2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O,则c电极是____(填“正极”或“负极”),c电极的反应方程式为______________。若线路中转移2mol电子,则上述CH3OH燃料电池,消耗的O2在标准状况下的体积为_____。
【答案】2H++2e-=H2↑ 升高 Cu 石墨 FeCl3溶液 负极 CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+ 11.2L
【解析】
(1)若C为稀H2SO4溶液,电流表指针发生偏转,B极电极材料为Fe且作负极,A电极为正极,电极材料为较铁不活泼的金属或非金属,发生还原反应,溶液中的氢离子得电子生成氢气,电极反应方程式为:2H++2e-=H2↑;由原电池的总反应可知,反应一段时间后,溶液C的pH升高,答案为:2H++2e-=H2↑;升高;
(2)分析反应Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+,将其拆分为两个半反应,分别为:Cu-2e-=Cu2+,2Fe3++2e-=2Fe2+,根据原电池原理,可知负极电极反应式为:Cu-2e-=Cu2+,正极的电极反应式为:2Fe3++2e-=2Fe2+,正负极材料分别为:负极为Cu,正极为石墨(或Pt),含Fe3+的溶液(如FeCl3溶液)作电解质溶液,用导线连接正、负极,构成闭合回路即可构成原电池。答案为:Cu;石墨;FeCl3溶液;
(3)根据燃料电池结构示意图中电子流向可知,c电极为负极,发生氧化反应,其电极反应方程式为:CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+,电极d为正极,O2得到电子,发生还原反应,电极反应方程式为:4H++4e-+O2=2H2O;1mol氧气在反应中得到4mol电子,若线路中转移2mol电子,则消耗氧气0.5mol,在标准状况下的体积为,答案为:负极;CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+;11.5L。
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