Question

1．如图是某化学兴趣小组探究不同条件下化学能转变为电能的装置．请回答下列问题：
（1）当电极a为Al，电极b为Cu，电解质溶液为浓硝酸时，正极的电极反应式为：2H⁺+NO₃^-+e^-═NO₂↑+H₂O．
（2）当电极a为Al，电极b为Mg，电解质溶液为氢氧化钠溶液时，该电池的正极为Mg，负极的电极反应式为：Al+4OH^--3e^-═AlO₂^-+2H₂O，当反应中收集到标准状况下448mL气体时，消耗的电极质量为0.36 g．
（3）燃料电池的工作原理是将燃料和氧化剂（如O₂）反应所产生的能量直接转化为电能．现设计一燃料电池，以电极a为正极，电极b为负极，乙醇（C₂H₅OH）为燃料，采用氢氧化钠溶液为电解液，则乙醇应通入b极（填“a”或“b”），该电极的电极反应式为：C₂H₅OH+16OH^--12e^-═2CO₃^2-+11H₂O．

Answer 1

分析 （1）Al、Cu、浓硝酸构成的原电池，Al在浓硝酸中钝化，Cu能和浓硝酸反应，Cu被氧化，作负极，硝酸根得电子被还原为二氧化氮；
（2）Al、Mg、NaOH溶液构成的原电池中，Al为负极，Mg为正极，负极上Al失去电子，正极上水中的氢离子得到电子；
（3）燃料电池中，燃料通入负极失电子发生氧化反应．

解答 解：（1）Al在浓硝酸中钝化，硝酸根在正极铝上得电子被还原为二氧化氮，电极反应式为2H⁺+NO₃^-+e^-═NO₂↑+H₂O，
故答案为：2H⁺+NO₃^-+e^-═NO₂↑+H₂O；
（2）Al可与NaOH溶液发生氧化还原反应，离子反应为2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，则Al为负极，Mg为正极，负极上Al失去电子，电极反应为Al+4OH^--3e^-═AlO₂^-+2H₂O；当反应中收集到标准状况下448mL即0.02mol气体时，
2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑
54g                                    3mol
m（Al）                             0.02mol
则消耗的电极Al的质量为：m（Al）=$\frac{0.02}{3}$×54g=0.36g，
故答案为：Mg；Al+4OH^--3 e^-═AlO₂^-+2H₂O，0.36；
（3）乙醇燃料电池中，通入燃料的电极是负极，则乙醇应通入b极，在碱性环境中乙醇失电子产生碳酸根和水，电极反应式为C₂H₅OH+16OH^--12e^-═2CO₃^2-+11H₂O，
故答案为：b；C₂H₅OH+16OH^--12e^-═2CO₃^2-+11H₂O．

点评 本题考查原电池的工作原理，为高频考点，侧重于考查学生的分析能力和应用能力，注意（2）中不能直接利用金属活泼性判断负极，应从氧化还原反应的角度考虑，题目难度不大．