Question

【題目】原電池是化學(xué)對人類的一項(xiàng)重大貢獻(xiàn)。

(1)某興趣小組為研究電池原理，設(shè)計(jì)如圖A裝置。

A	B

①a和b不連接時(shí)，燒杯中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是___________________。

②a和b用導(dǎo)線連接，Cu極為原電池________(填“正”或“負(fù)”)極，該電極反應(yīng)式是____________________________。

③無論a和b是否連接，Zn片均被腐蝕，若轉(zhuǎn)移了0.4 mol電子，則理論上Zn片質(zhì)量減輕________ g。

(2)如圖B是甲烷燃料電池原理示意圖，回答下列問題：

①電池的負(fù)極是________(填“a”或“b”)電極，該極的電極反應(yīng)式為________________。

②電池工作一段時(shí)間后電解質(zhì)溶液的pH________(填“增大”“減小”或“不變”)。

Answer 1

【答案】Zn+2H+=H2↑+Zn 2+ 正極 2H++2e-=H2↑ 13.0 a CH4+10OH--8e-===CO32-+7H2O 減小

【解析】

(1)①a和b不連接時(shí)，該裝置不構(gòu)成原電池，鋅和氫離子發(fā)生置換反應(yīng)；

②a和b用導(dǎo)線連接，該裝置構(gòu)成原電池，鋅失電子發(fā)生氧化反應(yīng)而作負(fù)極，銅作正極，正極上氫離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)；

③根據(jù)鋅與轉(zhuǎn)移電子之間的關(guān)系式計(jì)算；

(2)①堿性甲烷燃料電池中通入甲烷的一極為原電池的負(fù)極，通入氧氣的一極為原電池的正極，負(fù)極上是燃料發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)；

②根據(jù)燃料電池的總反應(yīng)方程式判斷pH的變化。

(1)①a和b不連接時(shí)，該裝置不構(gòu)成原電池，鋅和氫離子發(fā)生置換反應(yīng)，離子反應(yīng)方程式為：Zn+2H+=Zn2++H2↑；

②a和b用導(dǎo)線連接，該裝置構(gòu)成原電池，銅作正極，正極上氫離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2H++2e-=H2↑；

③若轉(zhuǎn)移了0.4mol電子，Zn-2e-=Zn2+，鋅片減少的質(zhì)量=×65g/mol=13.0g；

(2)①堿性甲烷燃料電池中通入甲烷的一極為原電池的負(fù)極，該極上是燃料發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，即CH4+10OH--8e-═CO32-+7H2O；

②在堿性溶液中，甲烷燃料電池的總反應(yīng)式為CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O，電池工作一段時(shí)間后，由于氫氧根離子被消耗，所以電解質(zhì)溶液的pH會減小。