Question

【題目】如圖所示，是原電池的裝置圖。請回答：

（1）若C為稀H2SO4溶液，電流表指針發生偏轉，B電極材料為Fe且做負極，則A電極可使用___________，A上發生的電極反應式為______________________________；

（2）若C為CuCl2溶液，Zn是負極，Cu極發生____反應，電極反應為_____________。

（3）CO與H2反應還可制備CH3OH，CH3OH可作為燃料使用，用CH3OH和O2組合形成的質子交換膜燃料電池的結構示意圖如圖：

電池總反應為2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O，c電極為____極，電極反應方程式為______。若線路中轉移2mol電子，則消耗的O2在標準狀況下的體積為____ L。

Answer 1

【答案】石墨（或較鐵不活潑金屬） 2H++2e-=H2↑ 還原 Cu2++2e-=Cu 負 CH3OH6e-+H2O=CO2↑+6H+ 11.2

【解析】

(1)若C為稀H2SO4溶液，電流表指針發生偏轉，鐵和石墨（或較鐵不活潑金屬）構成原電池，鐵做負極；

(2)鋅、銅和CuCl2溶液構成的原電池中，鋅作負極，發生氧化反應；銅作正極，正極上銅離子發生還原反應而析出銅單質；

(3)甲醇燃料電池，甲醇做負極，發生氧化反應，氧氣在正極發生還原反應；根據圖示據電子流向可知，電極c為負極；根據O2+4e-+4H+= 2H2O反應，若線路中轉移2mol電子，則消耗氧氣0.5mol，從而計算出在標準狀況下氧氣的體積。

(1)若C為稀H2SO4溶液，電流表指針發生偏轉，B電極材料為Fe且作負極，電極反應為Fe－2e－＝Fe2+，A為正極，可使用石墨（或較鐵不活潑金屬），溶液中氫離子得到電子生成氫氣，其電極反應為：2H++2e-＝H2↑，故答案為：石墨（或較鐵不活潑金屬）；2H++2e-=H2↑。

(2)鋅、銅和CuCl2溶液構成的原電池中，鋅作負極，負極上鋅失電子，發生氧化反應生成鋅離子進入溶液，導致鋅逐漸溶解，電極反應式為：Zn－2e－＝Zn2+，銅作正極，正極上銅離子得電子，發生還原反應而析出銅單質，其電極反應式為Cu2++2e-＝Cu，故答案為：還原；Cu2++2e-＝Cu。

(3)根據電子流向可知，電極c為負極，甲醇失去電子，發生氧化反應，其電極反應式為：CH3OH－6e-+H2O＝CO2↑+6H+，電極d為正極，氧氣得到電子，發生還原反應，其電極反應式為：O2+4e-+4H+= 2H2O；1mol氧氣在反應中得到4mol電子，若線路中轉移2mol電子，則消耗氧氣0.5mol，在標準狀況下的體積為：0.5mol×22.4L/mol＝11.2L，故答案為：負；CH3OH6e-+H2O=CO2↑+6H+ ；11.2。