Question

8．一個完整的氧化還原反應方程式可以拆寫成兩個“半反應式”，一個是“氧化反應式”，一個是“還原反應式”．如2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺，可拆寫為氧化反應式：Cu-2e^-═Cu²⁺，還原反應式：2Fe³⁺+2e^-═2Fe²⁺．并由此實現(xiàn)了化學能與電能的相互轉(zhuǎn)化．據(jù)此，回答下列問題：
（1）將反應Zn+2H⁺═Zn²⁺+H₂↑拆寫為兩個“半反應式”：其中，氧化反應式為：Zn-2e^-=Zn²⁺．
（2）由題（1）反應，設(shè)計成原電池如圖所示：
若電極a為Zn，電極b可選擇材料：銅（只填一種）；電解質(zhì)溶液甲是ZnSO₄；電極b處的電極反應式為：H⁺+2e^-=H₂↑．
（3）利用CH₄燃燒原理，CH₄可用于制造燃料電池，電池的電解質(zhì)溶液是KOH溶液，其負極反應為：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O，放電時溶液中的OH^-向負極移動，如果消耗標準狀況下5.6L的甲烷，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為2mol．

Answer 1

分析 （1）失電子的物質(zhì)發(fā)生氧化反應；
（2）將反應Zn+2H⁺═Zn²⁺+H₂↑，若電極a為Zn，電極b為不如鋅活潑的金屬或?qū)щ姷姆墙饘伲�電極和相應的電解質(zhì)溶液含有相同的陽離子，正極上得電子發(fā)生還原反應；
（3）負極上燃料甲烷失電子和氫氧根離子反應生成碳酸根離子和水，正極上氧氣得電子和水反應生成氫氧根離子，正負極反應式分別為：2H₂O+O₂+4e^-=4OH^-、CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O，結(jié)合電解方程式解答．

解答 解：（1）根據(jù)方程式知，鋅失電子發(fā)生氧化反應，所以其反應式為：Zn=Zn²⁺+2e^-，
故答案為：Zn-2e^-=Zn²⁺；
（2）反應Zn+2H⁺═Zn²⁺+H₂↑，若電極a為Zn，電極b為不如鋅活潑的金屬或?qū)щ姷姆墙饘伲�如銅等，電極和相應的電解質(zhì)溶液含有相同的陽離子，可以是硫酸鋅溶液，正極上氫離子得電子發(fā)生還原反應，電極反應式為：2H⁺+2e-=H₂↑，
故答案為：銅；ZnSO₄；H⁺+2e^-=H₂↑；
（3）該燃料電池中，負極上燃料甲烷失電子和氫氧根離子反應生成碳酸根離子和水，電極方程式為CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O，陰離子向負極移動，如果消耗標準狀況下5.6L的甲烷，n（CH₄）=$\frac{5.6L}{22.4L/mol}$=0.25mol，由電極方程式可知轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為2mol，
故答案為：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O；負；2mol．

點評 本題考查原電池知識，為高頻考點，側(cè)重于學生的分析能力的考查，明確各個電極上發(fā)生的反應是解本題關(guān)鍵，所有的燃料電池中通入燃料的電極是負極、通入氧化劑的電極是正極，難點是電極反應式的書寫．