题目内容

7．美国阿波罗宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池是一种新型的化学电池，其构造如图所示；两个电极均由多孔性碳制成，通入的气体由孔隙中逸出，并在电极表面放电．
（1）①a极负极
②a电极反应式为2H2-4e-+4OH-=4H2O
（2）氢气是燃料电池最简单的燃料，虽然使用方便，却受到价格和来源的限制．常用的燃料，往往是某些碳氢化合物，如甲烷（天然气）、汽油等．请写出将图中H2换成CH4时所构成的甲烷燃料电池中 ①a极的电极反应式CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O
②甲烷燃料电池总的离子反应方程式为CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O．

分析 （1）氢氧燃料电池中，原电池工作时，氢氧燃料电池的总反应为2H2+O2=2H2O；通入氢气的一极a为电源的负极，发生氧化反应，电极反应式为：H2-2e-+2OH-=2H2O；
（2）氢气换成甲烷是甲烷和氧气反应生成二氧化碳和水的氧化还原反应，图中电解质溶液是碱性溶液，依据原电池的原理，结合元素化合价变化分析失电子的物质甲烷在负极a发生氧化反应，氧气再正极b发生还原反应．

解答 解：（1）氢氧燃料电池中，通入氢气的一极为电源的负极，通入氧气的一极为原电池的正极，由于电解质溶液呈碱性，则负极电极反应式为：2H2-4e-+4OH-=4H2O；
故答案为：负；2H2-4e-+4OH-=4H2O；
（2）图中H2换成CH4时所构成的甲烷燃料电池中，甲烷燃烧生成二氧化碳和水，二氧化碳和氢氧化钾反应生成碳酸钾和水，所以电池的反应的离子方程式为：CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O，正极上是氧气得到电子发生还原反应，电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-；电池总反应的离子方程式减去正极电极反应×2，得到负极电极反应：CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O；
故答案为：CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O、CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O．

点评 本题考查了原电池的工作原理的应用，电极名称，电极判断，电极反应，电池反应，熟练掌握原电池的基本知识，分清化合价变化判断氧化反应、还原反应、电子守恒是解题关键．

练习册系列答案
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17．下列物质的水溶液能导电，但属于非电解质的是（　　）
A．HNO3B．Cl2C．SO2D．NH4NO3
18．硫酸亚铁晶体（FeSO4•7H2O）在医药上作补血剂．某课外小组测定该补血剂中铁元素的含量．实验步骤如下：
请回答下列问题：

（1）证明步骤①滤液中含有Fe2+的方法是：取样，先滴加KSCN溶液，再滴加氯水（或双氧水、稀硝酸），该过程的现象为溶液开始不变色，后变为血红色
（2）步骤②加入过量H2O2的目的是将Fe2+全部氧化为Fe3+．
（3）步骤③中反应的离子方程式是Fe3++3NH3•H2O═Fe（OH）3↓+3NH4+
（4）步骤④中一系列处理的操作步骤：过滤、洗涤、灼烧、冷却、称量．
（5）若实验中铁无损耗，则每片补血剂中含铁元素的质量为0.07a g．
15．如图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连．请回答以下问题：
（1）若X、Y都是惰电极，α是ΝαΟΗ溶液，
①电解池中X极上的电极反应式为2H++2e-=H2↑
②总的电解化学方程式为2H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2H2↑+O2↑
③电解后溶液PH的变化为变大（变大、不变或变小）
（2）若X、Y都是惰?电极，α是Η2SO4是溶液，
①电解池中Y电极上的电极反应式为4OH--4e-=2H2O+O2↑
②电解后溶液PH的变化为变小（变大、不变或 变小）
（3）如要用电解方法精练粗铜，电解液α选用ΧυΣΟ4溶液，则
①X电极的材料是精铜，
②Y电极的材料是粗铜，电极反应式为Cu-2e-=Cu2+．（说明：杂质发生的电极反应不必写出）?
2．研究性学习小组的同学，为测定某含镁3%～5%的铝镁合金（不含其它元素）中镁的质量分数，设计下列两种不同实验方案进行探究．填写下列空白．
【方案一】将铝镁合金与足量NaOH溶液反应，测定剩余固体质量．
实验中发生反应的化学方程式是2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
（1）称取5.4g铝镁合金粉末样品，溶于V mL 2.0mol/L NaOH溶液中，充分反应．则NaOH溶液的体积V≥97mL
（2）过滤、洗涤、干燥、称量固体．该步骤中若未洗涤固体，测得镁的质量分数将偏高（填“偏高”、“偏低”或“无影响”）．
【方案二】将铝镁合金与足量稀硫酸溶液反应，测定生成气体在通常状况（约20℃，1.01×105Pa）的体积．
（1）同学们拟选用下列实验装置图1完成实验：
①你认为最简易的装置其连接顺序是：A接E接D接G（填接口字母，可不填满．）
②实验结束时，在读取测量实验中生成氢气的体积时，你认为合理的是ACD
A．待实验装置冷却后再读数
B．上下移动量筒F，使其中液面与广口瓶中液面相平
C．上下移动量筒G，使其中液面与广口瓶中液面相平
D．视线与凹液面最低点水平，读取量筒中水的体积
（2）仔细分析实验装置后，同学们经讨论认为以下两点会引起较大误差：稀硫酸滴入锥形瓶中，即使不生成氢气，也会将瓶内空气排出，使所测氢气体积偏大；实验结束时，连接广口瓶和量筒的导管中有少量水存在，使所测氢气体积偏小．于是他们设计了图2所示的实验装置．
①装置中导管a的作用有：使分液漏斗内气体压强与锥形瓶内气体压强相等，打开分液漏斗活塞时稀硫酸能顺利滴下和滴入锥形瓶的稀硫酸体积等于进入分液漏斗的气体体积，从而消除由于加入稀硫酸引起的氢气体积误差
②实验前后碱式滴定管中液面读数分别为V1 mL、V2 mL．则产生氢气的体积为V1-V2 mL
12．某化学小组为测定加碘盐中KIO3的质量分数，进行了如下实验．
已知：KIO3+5KI+3H2SO4═3K2SO4+3I2+3H2O
I2+2Na2S2O3═Na2S4O6+2NaI
步骤一：准确称取a g加碘盐，配制成250mL溶液；
步骤二：取所配制溶液25.00mL于锥形瓶中，加稀硫酸酸化，再加入足量的KI溶液；
步骤三：用bmol•L-1 Na2S2O3溶液的溶液滴定步骤二所得溶液至终点，记录数据；再重复滴定2次，平均消耗Na2S2O3溶液的体积为12.00mL．
（1）步骤一中配制250mL溶液，所用到的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒和胶头滴管外，还有250mL容量瓶．
（2）步骤三中选择淀粉作为指示剂，到达滴定终点时的现象为当滴入最后一或半滴Na2S2O3溶液时，溶液的蓝色褪去，且半分钟内溶液不恢复蓝色．
（3）实验测得此加碘盐中KIO3的质量分数=$\frac{4.28c}{a}$×100%（KIO3的相对分子质量为214）．
（4）步骤三中，滴定前滴定管没有用Na2S2O3溶液润洗，会使结果偏高（填“偏高”、“偏低”或“无影响”）．
19．下列叙述中错误的是（　　）
A．质量相等，密度不等的N2和C2H4两种气体含有的分子数一定相等
B．同温同压下，等体积的H2和He气含有的质子数相等
C．某物质经分析仅含一种元素，此物质可能是纯净物也可能是混合物
D．FeCl3溶液呈电中性，Fe（OH）3胶体带有电荷
16．CO、CH4均为常见的可燃性气体．
（1）等体积的CO和CH4在相同条件下分别完全燃烧，转移的电子数之比是1：4．
（2）已知在101kPa时，CO的燃烧热为283kJ/mol．相同条件下，若2molCH4完全燃烧生成液态水，所放出的热量为1mol CO完全燃烧放出热量的6.30倍，CH4完全燃烧反应的热化学方程式是：CH4（g）+2O2 （g）=CO2（g）+2H2O（1）△H=-891.45kJ/mol．
17．在水溶液中既能被氧化，又能发生水解的离子是（　　）
A．Cl-B．I-C．Al3+D．Fe2+

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