Question

CuSO₄溶液是中学化学及工农业生产中常见的一种试剂．
（1）图一是根据反应Zn+CuSO₄=Cu+ZnSO₄设计成的锌铜原电池．电解质溶液乙是

 

溶液，Cu极的电极反应式是

 

．
（2）图二中，Ⅰ是甲烷燃料电池（电解质溶液为NaOH溶液）的结构示意图，该同学想在Ⅱ中实现铁上镀铜，则b处通入的是

 

（填“CH₄”或O₂）．a处电极上发生的电极反应式是

 

；铁为电解池的

 

极，当铜电极的质量减轻3.2g，则消耗的CH₄在标准状况下的体积为

 

L．

Answer 1

考点：原电池和电解池的工作原理

专题：电化学专题

分析：（1）含有盐桥的原电池中，电解质金属阳离子与电极材料属于同一种金属，Cu电极上铜离子放电发生还原反应；
（2）在Ⅱ中实现铁上镀铜，则Cu作阳极、Fe作阴极，I中左边电极为负极、右边电极为正极，燃料电池中，通入燃料的电极为负极、通入氧化剂的电极为正极，所以a处通入的气体是甲烷、b处通入的气体是氧气，a电极上电极反应式为CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O，b电极上电极反应式为O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，根据串联电路中转移电子相等计算消耗甲烷体积．

解答： 解：（1）该原电池含有盐桥，电解质金属阳离子与电极材料属于同一种金属，所以电解质乙是CuSO₄，
Cu电极上铜离子放电生成铜，电极反应式为Cu²⁺+2e^-=Cu，故答案为：CuSO₄；Cu²⁺+2e^-=Cu；
（2）在Ⅱ中实现铁上镀铜，则Cu作阳极、Fe作阴极，I中左边电极为负极、右边电极为正极，
燃料电池中，通入燃料的电极为负极、通入氧化剂的电极为正极，所以a处通入的气体是甲烷、b处通入的气体是氧气，a电极上电极反应式为CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O，b电极上电极反应式为O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，当铜电极质量减去3.2g时，失去电子的物质的量=

3.2g

64g/mol

×2=0.1mol，串联电路中转移电子相等，所以消耗甲烷体积=

0.1mol

8

×22.4L/mol=0.28L，
故答案为：O₂；CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O；阴；0.28．

点评：本题考查了原电池和电解池原理，知道含有盐桥的原电池中电极材料和其相应的电解质关系、串联电路中转移电子相等即可解答，难点是热量电池中电极反应式的书写，要结合电解质溶液酸碱性书写，为易错点．