Question

【题目】（1）熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视。可用熔融的碳酸盐作为电解质，向负极充入燃料气CH4，用空气与CO2的混合气作为正极的助燃气，以石墨为电极材料，制得燃料电池。工作过程中，CO32-移向__极(填“正”或“负”)，负极的电极反应式为__，正极的电极反应式为___。

（2）某实验小组同学对电化学原理进行了一系列探究活动。

①如图为某实验小组依据的氧化还原反应：__(用离子方程式表示)设计的原电池装置。

②其他条件不变，若将CuCl2溶液换为HCl溶液，石墨的电极反应式为___。

（3）如图为相互串联的甲、乙两电解池，其中甲池为电解精炼铜的装置。试回答下列问题：

①A极材料是___，电极反应为___，B极材料是__，主要电极反应为__，电解质溶液为___。

②乙池中若滴入少量酚酞溶液，电解一段时间后Fe极附近溶液呈___色。

③常温下，若甲池中阴极增重12.8g，则乙池中阳极放出的气体在标准状况下的体积为___，若此时乙池剩余液体为400mL，则电解后溶液pH为___。

Answer 1

【答案】负 CH4＋4CO32-－8e－=5CO2＋2H2O 2O2+8e-+4CO2=4CO32- Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋Cu 2H＋＋2e－=H2↑ 纯铜 Cu2＋＋2e－=Cu 粗铜 Cu－2e－=Cu2＋ CuSO4溶液 红 4.48L 14

【解析】

（1）原电池放电时，阳离子移向正极、阴离子移向负极；以熔融盐为电解质的甲烷燃料电池放电时，甲烷在负极失电子生成二氧化碳和水；氧气在正极得电子生成碳酸根离子。

（2）①根据电池总反应回答；

②铁与盐酸反应放出氢气；

（3）①电解法精炼铜，粗铜作阳极、精铜作阴极，硫酸铜作电解质溶液；

②乙池中Fe作阴极，阴极氢离子得电子生成氢气；

③常温下，甲池中阴极增重12.8g，即生成铜的质量是12.8g，根据电子守恒计算。

（1）原电池放电时，阴离子移向负极，所以CO32-移向负极；以熔融盐为电解质的甲烷燃料电池放电时，甲烷在负极失电子生成二氧化碳和水，负极反应式是CH4＋4CO32-－8e－=5CO2＋2H2O；氧气在正极得电子生成碳酸根离子，正极反应式是2O2+8e-+4CO2=4CO32-。

（2）①根据图示，铁是负极，电池总反应是Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋Cu，所以依据氧化还原反应Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋Cu设计的原电池装置；

②铁与盐酸反应放出氢气，所以正极放出氢气，石墨的电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑；

（3）①电解法精炼铜，A极是阴极，电极材料是纯铜，电极反应为Cu2＋＋2e－=Cu，B是阳极，阳极材料是粗铜，主要电极反应为Cu－2e－=Cu2＋，电解质溶液为CuSO4溶液。

②乙池中Fe作阴极，阴极氢离子得电子生成氢气，电极反应式是2H2O+2e-= H2↑+2OH-，溶液显碱性，Fe极附近溶液呈红色；

③常温下，甲池中阴极增重12.8g，即生成铜的质量是12.8g，电路中转移电子的物质的量是0.4mol，乙池中阳极放出的气体是氯气，根据电子守恒，生成氯气的物质的量是0.2mol，在标准状况下的体积是0.2mol×22.4L/mol=4.48L；根据2H2O+2e-= H2↑+2OH-，生成氢氧根离子的物质的量是0.4mol，氢氧根离子的浓度是1mol/L，所以pH=14。