Question

3．根據(jù)下列原電池的裝置圖，回答問題：

（1）若C為稀H₂SO₄溶液，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，B電極材料為Fe且做負極，則A電極上發(fā)生的電極反應式為2H⁺+2e^-═H₂↑；反應進行一段時間后溶液C的pH將升高（填“升高”“降低”或“基本不變”）．
（2）若需將反應：Cu+2Fe³⁺═Cu²⁺+2Fe²⁺設(shè)計成如圖1所示的原電池裝置，則：負極A極材料為Cu，正極B極材料為石墨（或比銅活潑性弱的金屬），溶液C為FeCl₃溶液．
（3）用CH₄和O₂組合形成的質(zhì)子交換膜燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖2如圖：
①則d電極是正（填“正極”或“負極”），c電極的反應方程式為：CH₄-8e^-+2H₂O═CO₂+8H⁺．
②若線路中轉(zhuǎn)移2mol電子，則上述燃料電池，消耗的O₂在標況下的體積為11.2L．

Answer 1

分析 （1）鐵作負極，原電池反應是鐵與稀硫酸置換氫氣的反應，正極反應是氫離子得電子生成氫氣，負極上是金屬鐵失電子，據(jù)此回答；
（2）根據(jù)方程式中物質(zhì)發(fā)生的反應類型判斷，Cu發(fā)生氧化反應，作負極，B極材料是比Cu不活潑的導電物質(zhì)，溶液C中含有Fe³⁺；
（3）①原電池中電子從負極經(jīng)外電路流向正極，負極反應氧化反應，結(jié)合電解質(zhì)書寫電極反應式；
②根據(jù)關(guān)系式O₂～4e^-來計算．

解答 解：（1）鐵作負極，則該原電池反應是鐵與稀硫酸置換氫氣的反應，所以正極反應是氫離子得電子生成氫氣，電極反應式為2H⁺+2e^-═H₂↑；溶液中氫離子放電，導致溶液中氫離子濃度減小，pH升高，
故答案為：2H⁺+2e^-═H₂↑；升高；
（2）Cu+2Fe³⁺=Cu²⁺+2Fe²⁺設(shè)計成如上圖所示的原電池裝置，根據(jù)方程式中物質(zhì)發(fā)生的反應類型判斷，Cu發(fā)生氧化反應，作原電池的負極，所以A材料是Cu，B極材料是比Cu不活潑的導電物質(zhì)如石墨、Ag等即可．溶液C中含有Fe³⁺，如FeCl₃溶液，
故答案為：Cu； 石墨（或比銅活潑性弱的金屬）；FeCl₃溶液；
（3）①因c是電子流出的一極，則c為負極，d為正極，甲烷具有還原性，在負極上發(fā)生氧化反應生成CO₂，電極反應式為：CH₄-8e^-+2H₂O═CO₂+8H⁺，
故答案為：正；CH₄-8e^-+2H₂O═CO₂+8H⁺；
②原電池中正極電極反應為2O₂+8H⁺+8e^-═4H₂O，當轉(zhuǎn)移2mol電子時，則生成氧氣物質(zhì)的量為0.5mol，體積為0.5mol×22.4L/mol=11.2L；
故答案為：11.2．

點評 本題考查對原電池反應原理的應用、電極的判斷、電解質(zhì)溶液的選擇、電極反應式的書寫等知識，屬于綜合知識的考查，難度中等．