Question

某兴趣小组同学利用氧化还原反应：2KMnO₄+10FeSO₄+8H₂SO₄═2MnSO₄+5Fe₂（SO₄）₃+K₂SO₄+8H₂O
设计如下原电池，其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为1mol?L^-1，盐桥中装有饱和K₂SO₄溶液．回答下列问题：

（1）发生氧化反应的烧杯是

 

（填“甲”或“乙”）．
（2）外电路的电流方向为：从

 

到

 

（填“a”或“b”）．
（3）电池工作时，盐桥中的SO₄^2-移向

 

（填“甲”或“乙”）烧杯．
（4）甲烧杯中发生的电极反应为

 

．
（5）已知燃料电池的总反应式为CH₄+2O₂+2KOH═K₂CO₃+3H₂O，电池中有一极的电极反应为CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O，这个电极是燃料电池的

 

（填“正极”或“负极”），另一个电极上的电极反应式为：

 

．随着电池不断放电，电解质溶液的碱性

 

（填“增大”、“减小”或“不变”）

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）-（4）由2KMnO₄+10FeSO₄+8H₂SO₄═2MnSO₄+5Fe₂（SO₄）₃+K₂SO₄+8H₂O可知，Mn元素的化合价降低，得到电子，Fe元素的化合价升高，失去电子，则b为负极，a为正极，结合原电池中负极发生氧化反应，电流从正极流向负极，阴离子向负极移动来解答；
（5）燃料电池中，负极上失电子发生氧化反应，正极上氧化剂得电子发生还原反应；根据电池反应式中氢氧根离子浓度是否变化分析解答．

解答： 解：由2KMnO₄+10FeSO₄+8H₂SO₄═2MnSO₄+5Fe₂（SO₄）₃+K₂SO₄+8H₂O可知，Mn元素的化合价降低，得到电子，Fe元素的化合价升高，失去电子，则b为负极，a为正极，
（1）b为负极，则乙烧杯中发生氧化反应，故答案为：乙；
（2）由上述分析可知，a为正极，电流由正极流向负极，即从a流向b，故答案为：a；b；
（3）阴离子向负极移动，则盐桥中的SO₄^2-移向乙烧杯中，故答案为：乙；
（4）甲烧杯中发生还原反应，Mn元素的化合价降低，电极反应为MnO₄^-+8H⁺+5e^-═Mn²⁺+4H₂O，故答案为：MnO₄^-+8H⁺+5e^-═Mn²⁺+4H₂O；
（5）CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O中C元素化合价由-4价变为+4价，所以甲烷失电子发生氧化反应，其所在电极为负极，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2O₂+4H₂O+8e^-═8OH^-，该燃料电池电池反应式为CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O，氢氧根离子参加反应，所以反应过程中氢氧根离子浓度减小，溶液的pH减小，故答案为：负极；O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-；减小．

点评：本题考查原电池的工作原理及常见的化学电源，明确氧化还原反应中元素的化合价变化及原电池工作原理是解答本题的关键，题目难度不大．