Question

4．依據原電池原理，回答下列問題：
（1）圖（1）是依據氧化還原反應：Cu（s）+2Fe³⁺（aq）═Cu²⁺（aq）+2Fe²⁺（aq）設計的原電池裝置．
①電極X的材料為是Cu；電極Y的材料為是碳．
②Y電極發生的電極反應式為：2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺．
（2）圖（2）是使用固體電解質的燃料電池，裝置中，以稀土金屬材料作惰性電極，在兩極上分別通入CH₄和空氣，其中固體電解質是摻雜了Y₂O₃的ZrO₂固體，它在高溫下能傳導陽極生成的O^2-離子（O₂+4e^-→2O^2-）．
①c電極的名稱為正極  ②d電極上的電極反應式為CH₄-8e^-+4O^2-═CO₂+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）①根據方程式，失電子的物質作負極；電解質是反應物中可溶性的、得電子的物質；
②Y電極得電子的物質在正極上反應，結合方程式判斷得電子的離子，從而寫出電極反應式；
（2）依據裝置圖（2）中電流流向分析，c為正極，氧氣的電子發生還原反應，d為負極，甲烷失電子發生氧化反應．

解答 解：（1）①原電池中失電子的物質作負極，根據方程式知，銅銅失電子作負極，導電的非金屬碳棒作正極；故答案為：Cu；碳；
②Y電極得電子的物質，碳棒作正極，正極上得電子，發生還原反應，根據方程式知，Fe³⁺得電子，生成Fe²⁺，正極反應為2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺，
故答案為：2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺；
（2）圖（2）是原電池，依據電流流向是從正極流向負極，c電極為正極，d電極為電池負極，d極上甲烷失電子發生還原反應，電極反應為：CH₄-8e^-+4O^2-═CO₂+2H₂O，故答案為：正極；CH₄-8e^-+4O^2-═CO₂+2H₂O．

點評 本題考查原電池的工作原理，做題時注意兩極上的變化，要會書寫電極反應式，題目難度中等．