Question

【題目】下圖是某化學興趣小組探究化學能轉變?yōu)殡娔艿难b置。

(1)當電極a為Zn、電極b為Fe、電解質溶液為稀硫酸時，SO42-向_____極（填a或b）移動，正極的電極反應式為：_____________

(2)若依據(jù)氧化還原反應：Cu+2Fe3＋=Cu2＋+2Fe2＋設計原電池，電極a為石墨、則電極b為電池的_______極，發(fā)生的電極反應式為：_______，電極a上發(fā)生的電極反應為______(填“氧化”或“還原”)反應。

(3)燃料電池的工作原理是將燃料和氧化劑(如O2)反應所放出的化學能直接轉化為電能�，F(xiàn)設計一燃料電池，以電極a為正極，電極b為負極，氫氣為燃料，采用酸性溶液為電解液；則氫氣應通入_____極(填a或b)。a極發(fā)生電極反應式為：________。當電路中通過2mol電子時，理論上消耗標況下氧氣_____L。

Answer 1

【答案】a 2H++2e-=H2↑ 負 Cu-2e-=Cu2+ 還原 b O2+4e-+4H+=2H2O 11.2

【解析】

(1)根據(jù)原電池的工作原理來回答；

(2)原電池中失電子的物質作負極，根據(jù)方程式知，銅失電子，發(fā)生氧化反應，作負極，導電的非金屬碳棒作正極，正極上溶液中的Fe3+獲得電子，發(fā)生還原反應；

(3)在燃料電池中，通燃料的電極為負極，通入氧氣的電極是正極，正極是氧氣得電子，電子從負極流向正極，根據(jù)電子轉移數(shù)目作計算。

(1) Zn、Fe、稀硫酸構成的原電池，金屬Zn作負極，金屬Fe為正極，SO42-向正電荷較多的負極a電極方向移動；正極上溶液中的H+獲得電子，發(fā)生還原反應，電極反應為：2H++2e-=H2↑；

(2)在原電池中失電子的物質作負極，根據(jù)方程式知，銅失電子，發(fā)生氧化反應，作負極；由于電極a為石墨，是惰性電極，則電極b為Cu，是電池的負極，負極的電極反應式為Cu-2e-=Cu2+；在導電的非金屬碳棒作正極，正極上溶液中的Fe3+獲得電子，發(fā)生還原反應；

(3)在氫氧燃料電池中，燃料氫氣在負極通入，氧氣在正極通入，在正極上氧氣得電子，電子從負極流向正極。若以電極a為正極，電極b為負極，氫氣為燃料，采用酸性溶液為電解液；則氫氣應通入b極，在正極a極上O2獲得電子，與溶液中 H+結合形成水，所以a電極發(fā)生電極反應式為：O2+4e-+4H+=2H2O，根據(jù)電極反應式可知：每有1molO2發(fā)生反應，轉移4mol電子，則當電路中通過2mol電子時，理論上消耗標況下氧氣的物質的量是0.5mol，其在標準狀況下的體積V(O2)= 0.5mol ×22.4L/mol=11.2L。