Question

（1）原電池是一種將

 

能轉化為

 

能的裝置．如圖所示的原電池裝置中，當開關K₁閉合后，能夠觀察到的現象是

 

；Cu片發生

 

（填“氧化”或“還原”）反應，該電極反應式是

 

．
（2）利用反應：Cu+2Ag⁺=2Ag+Cu²⁺設計一個化學電池（電極材料和電解液自選），畫出實驗裝置圖，注明電解質溶液名稱、正負極材料和電子流向．
（3）利用甲醇（CH₃OH）、氧氣組成燃料電池，電解質溶液為堿性，電池工作時，其負極方程式（寫離子方程式）為

 

．
（4）一種基于酸性燃料電池原理設計的酒精檢測儀，負極上的反應為CH₃CH₂OH+H₂O→CH₃COOH+4H⁺+4e^-．正極的反應式：

 

；電池反應的總方程式為：

 

．

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）原電池是將化學能轉變為電能的裝置，圖中的Cu、Zn原電池中，Zn失去電子作負極，被氧化，正極上氫離子得到電子生成氫氣，有電流通過導線燈泡發光，電流表指針偏轉；
（2）根據反應方程式中反應前后的金屬單質確定電極材料，根據反應物中的化合物確定電解質；
（3）堿性條件下，負極上甲醇失電子生成碳酸根離子；
（4）酸性燃料電池中氧氣在正極得電子生成水，根據正極和負極的電極反應式書寫總反應．

解答： 解：（1）原電池是一種將化學能轉變為電能的裝置，圖中的Cu、Zn原電池中，Zn失去電子作負極，被氧化，發生氧化反應，Cu作正極，正極上氫離子得到電子發生還原反應生成氫氣，電極反應為2H⁺+2e^-=H₂↑，有電流通過導線，所以觀察到Zn電極逐漸溶解，正極上有無色氣泡生成，燈泡發光，電流表指針偏轉，
故答案為：化學；電；Zn電極逐漸溶解，Cu電極表面有氣泡生成，LED燈發光，電流表指針偏轉；還原；2H⁺+2e^-=H₂↑．
（2）Cu+2Ag⁺=Cu²⁺+2Ag，根據反應前后的金屬單質確定電極材料，所以該原電池的電極材料是銅和銀，銅比銀易失去電子，所以銅作負極，銀作正極；反應物中的化合物為含銀離子的可溶性化合物，常見的有硝酸銀，所以電解質溶液為硝酸銀溶液；外電路中電子的流向為Cu→Ag，電流的流向為Ag→Cu，該原電池的裝置圖為：；
故答案為：；
（3）堿性條件下，負極上甲醇失電子生成碳酸根離子，則其電極反應式為：CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O，
故答案為：CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O；
（4）酸性燃料電池中氧氣在正極得電子生成水，其電極反應式為：O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O，正極的電極反應式與和負極的電極反應式相加即是總反應，所以電池反應的總方程式為：CH₃CH₂OH+O₂=CH₃COOH+H₂O，
故答案為：O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O；CH₃CH₂OH+O₂=CH₃COOH+H₂O．

點評：本題考查原電池的工作原理，題目難度中等，注意把握電極方程式的書寫，特別是電解質溶液的酸堿性對電極方程式的影響．