Question

1．如图所示，U形管内盛有200mL的溶液，按要求回答下列问题．
（1）打开K₂ ，合并K₁ ，若所盛溶液为CuSO₄溶液：则A为负 极，A极的电极反应式为Zn-2e^-═Zn²⁺．若所盛溶液为KCl溶液：则B极的电极反应式为2O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，K⁺移向B  极（填A、B）
（2）打开K₁，合并K₂，若所盛溶液为2.5 mol•L^-1CuSO₄溶液，一段时间后有0.2mol电子发生转移
请回答下列问题：
阳极电极反应式为4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，生成标准状况下气体，若用 等质量的两块铜片代替锌、石墨作电极，一段时间后有0.2mol电子发生转移，此刻两铜片的质量相差12.8g
（3）科研人员新近开发出一种由甲醇、氧气以及强碱作电解质溶液的新型手机电池，充电一次可供手机连续使用一个月，请回答以下问题：
甲醇是负 极，电极反应CH₃OH+8OH^--6e^-═CO₃^2-+6H₂O．

Answer 1

分析 （1）若所盛溶液为CuSO₄溶液，打开K₂，合并K₁，该装置是原电池，锌易失电子作负极、C电极为正极，C电极上铜离子得电子发生还原反应，电解质里的阳离子移向正极；
（2）打开K₁，合并K₂，得到的是电解池，阳极上发生氧化反应，根据电子守恒以及电极反应式进行计算即可；
（3）甲醇燃料电池放电时，C元素的化合价升高，所以甲醇所在电极为原电池的负极，O元素的化合价降低，所以通入氧气的极为原电池的正极，负极上发生氧化反应，正极上发生还原反应，以此来解答．

解答 解：（1）若所盛溶液为CuSO₄溶液，打开K₂，合并K₁，该装置是原电池，锌易失电子作负极、C电极为正极，C电极上铜离子得电子发生还原反应，电极反应为Cu²⁺+2e^-=Cu，若所盛溶液为KCl溶液，则B极是正极，发生得电子的还原反应，电极反应式为：2O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，钾离子移向正极，移向B极，
故答案为：负；Zn-2e^-═Zn²⁺；2O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；B；
（2）打开K₁，合并K₂，得到的是电解池，阳极上发生氧化反应：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，A电极上铜离子得电子发生还原反应，电极反应为Cu²⁺+2e^-=Cu，若用等质量的两块铜片代替锌、石墨作电极，则阳极上：Cu-2e^-═Cu²⁺，阴极上发生反应Cu²⁺+2e^-=Cu，一段时间后有0.2mol电子发生转移，此刻两铜片的质量相差0.1mol×64g/mol×2=12.8g，故答案为：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；12.8g；
（3）CH₃OH和O₂在电池中，肯定是O₂氧化CH₃OH，CH₃OH是负极反应物，O₂是正极反应物．CH₃OH被氧化生成CO₂和H₂O，电解质溶液中有强碱（OH^-），CO₂要转化CO₃^2-，甲醇是负极，电极反应式为：CH₃OH+8OH^--6e^-═CO₃^2-+6H₂O，故答案为：负；CH₃OH+8OH^--6e^-═CO₃^2-+6H₂O．

点评 本题考查了原电池和电解池工作原理的应用知识，题目难度中等，试题培养了学生的分析、理解能力及灵活应用所学知识的能力．