Question

1．如圖所示，U形管內盛有200mL的溶液，按要求回答下列問題．
（1）打開K₂ ，合并K₁ ，若所盛溶液為CuSO₄溶液：則A為負 極，A極的電極反應式為Zn-2e^-═Zn²⁺．若所盛溶液為KCl溶液：則B極的電極反應式為2O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，K⁺移向B  極（填A、B）
（2）打開K₁，合并K₂，若所盛溶液為2.5 mol•L^-1CuSO₄溶液，一段時間后有0.2mol電子發生轉移
請回答下列問題：
陽極電極反應式為4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，生成標準狀況下氣體，若用 等質量的兩塊銅片代替鋅、石墨作電極，一段時間后有0.2mol電子發生轉移，此刻兩銅片的質量相差12.8g
（3）科研人員新近開發出一種由甲醇、氧氣以及強堿作電解質溶液的新型手機電池，充電一次可供手機連續使用一個月，請回答以下問題：
甲醇是負 極，電極反應CH₃OH+8OH^--6e^-═CO₃^2-+6H₂O．

Answer 1

分析 （1）若所盛溶液為CuSO₄溶液，打開K₂，合并K₁，該裝置是原電池，鋅易失電子作負極、C電極為正極，C電極上銅離子得電子發生還原反應，電解質里的陽離子移向正極；
（2）打開K₁，合并K₂，得到的是電解池，陽極上發生氧化反應，根據電子守恒以及電極反應式進行計算即可；
（3）甲醇燃料電池放電時，C元素的化合價升高，所以甲醇所在電極為原電池的負極，O元素的化合價降低，所以通入氧氣的極為原電池的正極，負極上發生氧化反應，正極上發生還原反應，以此來解答．

解答 解：（1）若所盛溶液為CuSO₄溶液，打開K₂，合并K₁，該裝置是原電池，鋅易失電子作負極、C電極為正極，C電極上銅離子得電子發生還原反應，電極反應為Cu²⁺+2e^-=Cu，若所盛溶液為KCl溶液，則B極是正極，發生得電子的還原反應，電極反應式為：2O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，鉀離子移向正極，移向B極，
故答案為：負；Zn-2e^-═Zn²⁺；2O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；B；
（2）打開K₁，合并K₂，得到的是電解池，陽極上發生氧化反應：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，A電極上銅離子得電子發生還原反應，電極反應為Cu²⁺+2e^-=Cu，若用等質量的兩塊銅片代替鋅、石墨作電極，則陽極上：Cu-2e^-═Cu²⁺，陰極上發生反應Cu²⁺+2e^-=Cu，一段時間后有0.2mol電子發生轉移，此刻兩銅片的質量相差0.1mol×64g/mol×2=12.8g，故答案為：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；12.8g；
（3）CH₃OH和O₂在電池中，肯定是O₂氧化CH₃OH，CH₃OH是負極反應物，O₂是正極反應物．CH₃OH被氧化生成CO₂和H₂O，電解質溶液中有強堿（OH^-），CO₂要轉化CO₃^2-，甲醇是負極，電極反應式為：CH₃OH+8OH^--6e^-═CO₃^2-+6H₂O，故答案為：負；CH₃OH+8OH^--6e^-═CO₃^2-+6H₂O．

點評 本題考查了原電池和電解池工作原理的應用知識，題目難度中等，試題培養了學生的分析、理解能力及靈活應用所學知識的能力．