Question

【題目】(1)理論上講，任何自發的氧化還原反應都可以設計成原電池．請你利用下列反應“Cu + 2Ag+ = 2Ag + Cu2+”設制一個化學電池：

①畫出合理的原電池裝置圖_____________________________ (標明正負極、電極材料和電解質溶液)

②正極質量_____(填“增加”、“減少”或“不變”，下同)，負極質量______

(2)甲烷燃料電池的工作原理如圖所示．

①該電池工作時，b口通入的物質為______，c口通入的物質為______；

②該電池負極的電極反應式為：_____________________________；

③工作一段時間后，當3.2g甲烷完全反應生成CO2時，有_______個電子轉移．

Answer 1

【答案】 增加 減少 CH4 O2(空氣) CH4 - 8e- + 2H2O = CO2 + 8H+ 1.6NA

【解析】

(1)根據反應方程式知，Cu失電子，作負極，電解質溶液中含有得電子的Ag+，可用硝酸銀溶液作電解質溶液，正極可用C，據此設計實驗裝置圖，并結合原電池原理分析解答；

(2)①根據氫離子移動方向知，右側電極為正極，左側電極為負極；

②負極上燃料失電子發生氧化反應，正極上氧化劑得電子發生還原反應；

③根據甲烷和轉移電子之間的關系式計算。

(1)①原電池中失電子的物質作負極，根據反應方程式Cu + 2Ag+ = 2Ag + Cu2+知，Cu作負極，電解質溶液中含有得電子的Ag+，可用硝酸銀溶液作電解質溶液，正極可用C，電子流動方向為負極到正極；則裝置圖為，故答案為：；

②該電池工作時，正極上Ag+得電子生成金屬銀，質量增加，負極上銅失去電子變成銅離子，質量減小，故答案為：增加；減少；

(2)①根據氫離子的移動方向知，右側電極為正極，正極上氧氣得電子，左側電極為負極，負極上通入燃料甲烷，故答案為：CH4；O2；

②負極上甲烷失電子和水反應生成二氧化碳和氫離子，電極反應式為CH4 - 8e- + 2H2O = CO2 + 8H+，故答案為：CH4 - 8e- + 2H2O = CO2 + 8H+；

③3.2g甲烷的物質的量==0.2mol，根據CH4 - 8e- + 2H2O = CO2 + 8H+知， 3.2g甲烷完全反應生成CO2時，轉移電子的物質的量=0.2mol×8=1.6mol，則轉移電子個數為1.6NA，故答案為：1.6NA。