题目内容
如图甲所示，A、F为石墨电极，B、E为铁片电极．按要求回答下列问题：
（1）打开K2，闭合K1，B为
（2）打开K1，闭合K2，E为
（3）若往U型管中滴加酚酞，进行（1）、（2）操作时，
（4）若电源选用燃料电池，结构如图乙，以熔融碳酸盐为电解质（非水溶济，能够传导CO32-），电池工作时电解质组成保持稳定，通入甲烷的电极为
（1）打开K2，闭合K1，B为
负
负
极，A的电极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-
O2+2H2O+4e-=4OH-
，最终可观察到的现象是溶液中有红褐色沉淀生成
溶液中有红褐色沉淀生成
．（2）打开K1，闭合K2，E为
阴
阴
极，检验F极产生气体的方法是用湿润的淀粉碘化钾试纸靠近F极，试纸变蓝
用湿润的淀粉碘化钾试纸靠近F极，试纸变蓝
．该装置中发生反应的化学方程式为2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑
| ||
2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑
．
| ||
（3）若往U型管中滴加酚酞，进行（1）、（2）操作时，
A、E
A、E
极周围能变红（填A、B、E、或F）．（4）若电源选用燃料电池，结构如图乙，以熔融碳酸盐为电解质（非水溶济，能够传导CO32-），电池工作时电解质组成保持稳定，通入甲烷的电极为
负
负
极，请写出正极反应的方程式2CO2+O2+4e-=2CO32-
2CO2+O2+4e-=2CO32-
，若在标况下消耗11.2L的甲烷，电解NaCl溶液产生的H2的物质的量为1.5
1.5
mol（假设燃料电池能量转化率为75%）．分析：（1）打开K2，合并K1，该装置是原电池，较活泼的金属铁作负极，石墨作正极，正极上反应为O2+2H2O+4e-=4OH-；负极上铁失电子生成亚铁离子，亚铁离子和氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁沉淀，氢氧化亚铁易被氧化生成氢氧化铁，发生的反应方程式为：2Fe+O2+2H2O=2Fe（OH）2；4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3；
（2）打开K1，闭合K2，该装置是电解池，F是阳极，E是阴极，阳极上氯离子放电，阴极上氯离子放电；检验氯气用湿润的淀粉碘化钾试纸，能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝就是氯气，否则不是；
（3）若往U型管中滴加酚酞，进行（1）（2）操作时，电极周围能变红说明产生氢氧根离子，结合电极方程式判断；
（4）甲烷燃料电池中，甲烷被负极反应，被氧化，负极反应为CH4+4CO32--8e-=5CO2+2H2O，正极上氧气得电子被还原，正极反应为2CO2+O2+4e-=2CO32-，结合电极方程式计算．
（2）打开K1，闭合K2，该装置是电解池，F是阳极，E是阴极，阳极上氯离子放电，阴极上氯离子放电；检验氯气用湿润的淀粉碘化钾试纸，能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝就是氯气，否则不是；
（3）若往U型管中滴加酚酞，进行（1）（2）操作时，电极周围能变红说明产生氢氧根离子，结合电极方程式判断；
（4）甲烷燃料电池中，甲烷被负极反应，被氧化，负极反应为CH4+4CO32--8e-=5CO2+2H2O，正极上氧气得电子被还原，正极反应为2CO2+O2+4e-=2CO32-，结合电极方程式计算．
解答：解：（1）打开K2，合并K1，该装置是原电池，较活泼的金属铁作负极，石墨作正极，正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，
负极上铁失电子生成亚铁离子，亚铁离子和氢氧根离子 反应生成氢氧化亚铁沉淀，氢氧化亚铁易被氧化生成氢氧化铁，反应方程式为：2Fe+O2+2H2O=2Fe（OH）2；
4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3，可溶液中有红褐色沉淀生成，
故答案为：负；O2+2H2O+4e-=4OH-；溶液中有红褐色沉淀生成；
（2）该装置是电解池，E是阴极，F是阳极，阳极上氯离子放电生成氯气，电极反应式为：2Cl--2e-=Cl2↑，阳极上生成氯气，检验氯气用湿润的淀粉碘化钾试纸，如果用湿润的淀粉碘化钾试纸靠近F极，试纸变蓝，证明是氯气，反应的总方程式为2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑，
故答案为：阴；用湿润的淀粉碘化钾试纸靠近F极，试纸变蓝；2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑；
（3）若往U型管中滴加酚酞，进行（1）操作时，该装置是原电池，正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，导致A附近溶液呈碱性，所以酚酞试液变红，
若往U型管中滴加酚酞，进行（2）操作时，阴极上氢离子放电导致溶液中氢氧根浓度大于氢离子浓度而使溶液呈碱性，加入酚酞试液会变红，
故答案为：A、E；
（4）甲烷燃料电池中，甲烷被负极反应，被氧化，负极反应为CH4+4CO32--8e-=5CO2+2H2O，正极上氧气得电子被还原，正极反应为2CO2+O2+4e-=2CO32-，若在标况下消耗11.2L的甲烷，即0.5mol，则转移电子2mol，由2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑可知，理论上生成氢气2mol，但燃料电池能量转化率为75%，则生成氢气的物质的量为2×75%=1.5mol，
故答案为：负；2CO2+O2+4e-=2CO32-；1.5．
负极上铁失电子生成亚铁离子，亚铁离子和氢氧根离子 反应生成氢氧化亚铁沉淀，氢氧化亚铁易被氧化生成氢氧化铁，反应方程式为：2Fe+O2+2H2O=2Fe（OH）2；
4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3，可溶液中有红褐色沉淀生成，
故答案为：负；O2+2H2O+4e-=4OH-；溶液中有红褐色沉淀生成；
（2）该装置是电解池，E是阴极，F是阳极，阳极上氯离子放电生成氯气，电极反应式为：2Cl--2e-=Cl2↑，阳极上生成氯气，检验氯气用湿润的淀粉碘化钾试纸，如果用湿润的淀粉碘化钾试纸靠近F极，试纸变蓝，证明是氯气，反应的总方程式为2NaCl+2H2O
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故答案为：阴；用湿润的淀粉碘化钾试纸靠近F极，试纸变蓝；2NaCl+2H2O
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（3）若往U型管中滴加酚酞，进行（1）操作时，该装置是原电池，正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，导致A附近溶液呈碱性，所以酚酞试液变红，
若往U型管中滴加酚酞，进行（2）操作时，阴极上氢离子放电导致溶液中氢氧根浓度大于氢离子浓度而使溶液呈碱性，加入酚酞试液会变红，
故答案为：A、E；
（4）甲烷燃料电池中，甲烷被负极反应，被氧化，负极反应为CH4+4CO32--8e-=5CO2+2H2O，正极上氧气得电子被还原，正极反应为2CO2+O2+4e-=2CO32-，若在标况下消耗11.2L的甲烷，即0.5mol，则转移电子2mol，由2NaCl+2H2O
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故答案为：负；2CO2+O2+4e-=2CO32-；1.5．
点评：本题考查了原电池原理和电解池原理，明确原电池和电解池电极上发生反应的类型即可分析解答本题，难度不大，注意电极反应式的书写与电解质溶液的酸碱性有关．
练习册系列答案
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