Question

【题目】I.依据氧化还原反应：2Ag＋(aq)＋Cu(s)=Cu2＋(aq)＋2Ag(s)设计的原电池如图所示。

请回答下列问题：

(1)电极 X 的材料是__________填化学式）；电解质溶液 Y 是______填化学式）。

(2)银电极发生______填“氧化”或“还原”）反应，其电极反应式为_________；X 电极反应式为_____。

II. 高铁电池是一种新型可充电电池，与普通电池相比，该电池能较长时间保持稳定的放 电电压。高铁电池的总反应为：3Zn＋2K2FeO4＋8H2O 3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH。

请回答下列问题：

(1)已知放电时负极反应为 Zn－2e-＋2OH- ===Zn(OH)2，则正极反应 为_____________。

(2)放电时，_____(填“正”或“负”)极附近溶液的 pH 升高。

(3)高铁电池充电时，电池的负极与电源的_____（填“正极”或“负极”），充 电时与电池负极相连的电极反应为__________。

III.近几年开发的甲醇燃料电池采用铂作电极催化剂，电池中的质子交换膜只允许质子和 水分子通过。其工作原理的示意图如下：

请回答下列问题： (1)该燃料电池的总反应为_________。

(2)Pt(a)电极是电池的_____（填“正”或“负”）极，电极反应式为：__________； Pt(b)电极反应式为___________。

Answer 1

【答案】Cu AgNO3 还原 Ag++e=Ag Cu-2e-=Cu2+ FeO42-＋4H2O+3e- = Fe(OH)3＋5OH- 正 负 Zn(OH)2＋2e-= Zn＋2OH- 2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O 负 CH3OH+H2O-6e-═CO2+6H+ O2+4H++4e-═2H2O

【解析】

I. 由反应方程式可知，该原电池的电极反应式为：正极：2Ag++2e-═2Ag，负极：Cu-2e-═Cu2+，所以X极的材料应为Cu，电解质溶液Y应为AgNO3溶液，外电路中的电子从Cu极流向Ag极；

II. (1) 放电时，该电池是原电池，原电池正极上得电子化合价降低而发生还原反应；

(2)根据电极反应式确定pH 升高的电极。

(3)高铁电池充电时，为电解池，负极与电池的负极相连，为电解池的阴极，发生还原反应；

III. (1) 原电池反应的实质为氧化还原反应，甲醇被氧化生成二氧化碳和水；

(2) 该原电池中质子交换膜只允许质子和水分子通过，说明电解质溶液为酸性溶液，燃料电池中，通入燃料的电极为负极，负极上失电子发生氧化反应，通入氧化剂的电极为正极，正极上得电子发生还原反应。

I. (1) 由反应“2Ag+(aq)+Cu(s)═Cu2+(aq)+2Ag(s)”可知，在反应中，Cu被氧化，失电子，应为原电池的负极，Ag+在正极上得电子被还原，电解质溶液为AgNO3溶液 ；

(2) 正极为活泼性较Cu弱的Ag，Ag+在正极上得电子被还原，发生还原反应，电极反应为Ag++e=Ag，X为负极，铜失电子发生氧化反应，电极反应式为：Cu-2e-=Cu2+；

II. (1) 放电时，该电池是原电池，负极反应为 Zn－2e-＋2OH- =Zn(OH)2，则正极上发生还原反应，电极反应式为FeO42-＋4H2O+3e- = Fe(OH)3＋5OH-；

(2) 放电时正极反应为FeO42+4H2O+3e-=Fe(OH)3+5OH-，生成氢氧根离子，碱性要增强，即正极附近溶液的 pH升高；

(3)高铁电池充电时为电解池，负极与电池的负极相连，为电解池的阴极，发生氧化反应，电极反应式为Zn(OH)2＋2e-= Zn＋2OH-；

III. (1) 原电池反应的实质为氧化还原反应，甲醇被氧化生成二氧化碳和水，电池总反应为2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O；

(2) 该原电池中质子交换膜只允许质子和水分子通过，说明电解质溶液为酸性溶液，燃料电池中，通入燃料的电极为负极，负极上失电子发生氧化反应，电解方程式为CH3OH+H2O-6e-═CO2+6H+，通入氧化剂的电极为正极，正极上得电子发生还原反应，电极方程式为O2+4H++4e-═2H2O。