Question

（7分）理論上講，任何自發(fā)的氧化還原反應(yīng)都可以設(shè)計成原電池。

（1）將純鋅片和純銅片按圖示方式插入同濃度同體積的稀硫酸中一段時間，則甲、乙兩種裝置中屬于原電池的是  ，甲裝置中銅片上的現(xiàn)象是                                  。
（2）利用反應(yīng)“ Fe ＋ 2 Fe³⁺ ＝3 Fe²⁺ ”可以設(shè)計一個化學(xué)電池，若正極材料用石墨碳棒，則該電池的負極材料是          ，電解質(zhì)溶液是                   。
（3）據(jù)報道，最近摩托羅拉公司研制了一種由CH₃OH和O₂以及強堿作電解質(zhì)溶液的新型手機電池，電量可達現(xiàn)用鎳氫電池或鋰電池的10倍。已知該電池的總反應(yīng)為：2CH₃OH＋3O₂＋4OH^－=2CO₃^2-＋6H₂O，則該燃料電池的正極上的電極反應(yīng)式為                       ，當(dāng)外電路通過1.2mole^－時，理論上消耗CH₃OH        g。

Answer 1

（1）甲(1分)    銅片表面產(chǎn)生無色氣泡(1分)
（2）鐵片(1分)   FeCl₃溶液等(1分)
（3）O₂ +4e^- +2H₂O =4OH^- (2分)    6.4g (1分)

（1）比較甲圖、乙圖：
相同點：都發(fā)生了同一個反應(yīng)，Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑
不同點：甲構(gòu)成原電池，乙中銅片無變化；
甲圖：（-）鋅片：Zn-2e^-=Zn²⁺ （+）銅片：2H⁺+2e^-= H₂↑
所以銅片上的現(xiàn)象是：產(chǎn)生無色氣泡；
（2）分析氧化還原反應(yīng)“ Fe ＋ 2 Fe³⁺ ＝3 Fe²⁺ ”：單質(zhì)鐵由0價升高到+2價，被氧化，失電子，故為負極反應(yīng)；Fe³⁺中鐵由+3價降低到+2價，被還原，得電子，故為正極反應(yīng)；所以該電池的負極材料是鐵片，溶液提供Fe³⁺，則溶液可以是氯化鐵、硫酸鐵、硝酸鐵等溶液；
（3）分析總反應(yīng)中的得失電子情況，得：是氧氣中0價氧得電子變?yōu)?2價，又是用強堿作電解質(zhì)溶液，則正極反應(yīng)式為：O₂ +4e^- +2H₂O =4OH^-；
2CH₃OH＋3O₂＋4OH^－=2CO₃^2-＋6H₂O —— 12e^-
64g                                 12mol
m(CH₃OH)                           1.2mol
所以，m(CH₃OH)=6.4g