Question

CuSO₄溶液是中學化學及工農業生產中常見的一種試劑．
（1）圖一是根據反應Zn+CuSO₄=Cu+ZnSO₄設計成的鋅銅原電池．電解質溶液乙是

 

溶液，Cu極的電極反應式是

 

．
（2）圖二中，Ⅰ是甲烷燃料電池（電解質溶液為NaOH溶液）的結構示意圖，該同學想在Ⅱ中實現鐵上鍍銅，則b處通入的是

 

（填“CH₄”或O₂）．a處電極上發生的電極反應式是

 

；鐵為電解池的

 

極，當銅電極的質量減輕3.2g，則消耗的CH₄在標準狀況下的體積為

 

L．

Answer 1

考點：原電池和電解池的工作原理

專題：電化學專題

分析：（1）含有鹽橋的原電池中，電解質金屬陽離子與電極材料屬于同一種金屬，Cu電極上銅離子放電發生還原反應；
（2）在Ⅱ中實現鐵上鍍銅，則Cu作陽極、Fe作陰極，I中左邊電極為負極、右邊電極為正極，燃料電池中，通入燃料的電極為負極、通入氧化劑的電極為正極，所以a處通入的氣體是甲烷、b處通入的氣體是氧氣，a電極上電極反應式為CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O，b電極上電極反應式為O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，根據串聯電路中轉移電子相等計算消耗甲烷體積．

解答： 解：（1）該原電池含有鹽橋，電解質金屬陽離子與電極材料屬于同一種金屬，所以電解質乙是CuSO₄，
Cu電極上銅離子放電生成銅，電極反應式為Cu²⁺+2e^-=Cu，故答案為：CuSO₄；Cu²⁺+2e^-=Cu；
（2）在Ⅱ中實現鐵上鍍銅，則Cu作陽極、Fe作陰極，I中左邊電極為負極、右邊電極為正極，
燃料電池中，通入燃料的電極為負極、通入氧化劑的電極為正極，所以a處通入的氣體是甲烷、b處通入的氣體是氧氣，a電極上電極反應式為CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O，b電極上電極反應式為O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，當銅電極質量減去3.2g時，失去電子的物質的量=

3.2g

64g/mol

×2=0.1mol，串聯電路中轉移電子相等，所以消耗甲烷體積=

0.1mol

8

×22.4L/mol=0.28L，
故答案為：O₂；CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O；陰；0.28．

點評：本題考查了原電池和電解池原理，知道含有鹽橋的原電池中電極材料和其相應的電解質關系、串聯電路中轉移電子相等即可解答，難點是熱量電池中電極反應式的書寫，要結合電解質溶液酸堿性書寫，為易錯點．