Question

【題目】（1）已知電極材料：鐵、銅、銀、石墨、鋅、鋁；電解質溶液：CuCl2溶液、Fe2（SO4）3溶液、鹽酸．按要求回答下列問題：

①電工操作上規定：不能把銅導線和鋁導線連接在一起使用．請用電化學知識說明原因 ．

②若電極材料選銅和石墨，電解質溶液選硫酸鐵溶液，外加導線，能否構成原電池？ 能 （填“能”或“不能”），若能，請寫出電極反應式， ．

③若用石墨作電極，電解1L0.1mol/L鹽酸，當轉移0.5mol電子時，陽極得到氣體的體積（標況）為 L．

（2）被譽為改變未來世界的十大新科技之一的燃料電池具有無污染、無噪音、高效率的特點．如圖為氫氧燃料電池的結構示意圖，電解質溶液為KOH溶液，電極材料為疏松多孔石墨棒．當氧氣和氫氣分別連續不斷地從正、負兩極通入燃料電池時，便可在閉合回路中不斷地產生電流．試回答下列問題：

①寫出氫氧燃料電池工作時正極電極反應方程式： ．

②如果該氫氧燃料電池每轉移0.1mol電子，消耗標準狀況下氧氣 ．

③若將此燃料電池改進為直接以甲烷和氧氣為原料進行工作時，負極反應式為 ．

Answer 1

【答案】（1）形成原電池加速鋁導線的腐蝕；能；負極：Cu﹣2e﹣=Cu2+；正極：2Fe3++2e﹣=2Fe2+；3.36；（2）O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣；0.56L；CH4+10OH﹣﹣8e﹣═CO32﹣+7H2O．

【解析】解：（1）①銅、鋁的金屬活潑性不同，遇到合適的電解質溶液易構成原電池，從而加快鋁的腐蝕，所以不能把銅導線和鋁導線連接在一起使用，

故答案為：形成原電池加速鋁導線的腐蝕；

②銅、石墨的活潑性不同且都導電，銅和硫酸鐵能自發的進行氧化還原反應，所以銅、石墨、硫酸鐵溶液能構成原電池，銅易失去電子發生氧化反應，所以銅作負極，石墨作正極，負極上的電極反應式為：Cu﹣2e﹣=Cu2+，正極上鐵離子得電子發生還原反應，電極反應式為2Fe3++2e﹣=2Fe2+，

故答案為：能；負極：Cu﹣2e﹣=Cu2+；正極：2Fe3++2e﹣=2Fe2+；

③若用石墨作電極，電解1L0.1mol/L鹽酸，陽極上的反應2Cl﹣﹣2e﹣=Cl2↑，4OH﹣﹣4e﹣=O2↑+2H2O，陰極上的電極反應為：2H++2e﹣=H2↑，全部氯離子失電子總量是0.1mol生成氯氣是0.05mol，失去0.4mol電子得到氧氣的物質的量是0.1mol，當轉移0.5mol電子時，陽極得到氣體是氯氣0.05mol，氧氣0.1mol，所以當轉移0.5mol電子時，陽極得到氣體的體積（標況）為0.15mol×22.4L/mol=3.36L，故答案為：3.36；

（2）①寫出氫氧燃料電池工作時正極是氧氣放電，生成氫氧根離子，正極電極反應方程式：O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣，故答案為：O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣；

②消耗1mol的氧氣轉移，4mol電子，所以每轉移0.1mol電子，消耗氧氣的物質的量為：mol=0.025mol，所以體積為：0.025mol×22.4L/mol=0.56L，故答案為：0.56L；

③甲烷和氧氣為原料進行工作時，負極甲烷發生氧化反應，堿性條件下，甲烷燃燒生成碳酸根離子，其電極反應式為：CH4+10OH﹣﹣8e﹣═CO32﹣+7H2O；故答案為：CH4+10OH﹣﹣8e﹣═CO32﹣+7H2O．