Question

CuSO₄溶液是中學(xué)化學(xué)及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常見的一種試劑．
（1）圖一是根據(jù)反應(yīng)Zn+CuSO₄=Cu+ZnSO₄設(shè)計(jì)成的鋅銅原電池．電解質(zhì)溶液乙是

 

溶液，Cu極的電極反應(yīng)式是

 

．
（2）圖二中，Ⅰ是甲烷燃料電池（電解質(zhì)溶液為NaOH溶液）的結(jié)構(gòu)示意圖，該同學(xué)想在Ⅱ中實(shí)現(xiàn)鐵上鍍銅，則b處通入的是

 

（填“CH₄”或O₂）．a(chǎn)處電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式是

 

；鐵為電解池的

 

極，當(dāng)銅電極的質(zhì)量減輕3.2g，則消耗的CH₄在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為

 

L．

Answer 1

考點(diǎn)：原電池和電解池的工作原理

專題：電化學(xué)專題

分析：（1）含有鹽橋的原電池中，電解質(zhì)金屬陽離子與電極材料屬于同一種金屬，Cu電極上銅離子放電發(fā)生還原反應(yīng)；
（2）在Ⅱ中實(shí)現(xiàn)鐵上鍍銅，則Cu作陽極、Fe作陰極，I中左邊電極為負(fù)極、右邊電極為正極，燃料電池中，通入燃料的電極為負(fù)極、通入氧化劑的電極為正極，所以a處通入的氣體是甲烷、b處通入的氣體是氧氣，a電極上電極反應(yīng)式為CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O，b電極上電極反應(yīng)式為O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，根據(jù)串聯(lián)電路中轉(zhuǎn)移電子相等計(jì)算消耗甲烷體積．

解答： 解：（1）該原電池含有鹽橋，電解質(zhì)金屬陽離子與電極材料屬于同一種金屬，所以電解質(zhì)乙是CuSO₄，
Cu電極上銅離子放電生成銅，電極反應(yīng)式為Cu²⁺+2e^-=Cu，故答案為：CuSO₄；Cu²⁺+2e^-=Cu；
（2）在Ⅱ中實(shí)現(xiàn)鐵上鍍銅，則Cu作陽極、Fe作陰極，I中左邊電極為負(fù)極、右邊電極為正極，
燃料電池中，通入燃料的電極為負(fù)極、通入氧化劑的電極為正極，所以a處通入的氣體是甲烷、b處通入的氣體是氧氣，a電極上電極反應(yīng)式為CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O，b電極上電極反應(yīng)式為O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，當(dāng)銅電極質(zhì)量減去3.2g時(shí)，失去電子的物質(zhì)的量=

3.2g

64g/mol

×2=0.1mol，串聯(lián)電路中轉(zhuǎn)移電子相等，所以消耗甲烷體積=

0.1mol

8

×22.4L/mol=0.28L，
故答案為：O₂；CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O；陰；0.28．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了原電池和電解池原理，知道含有鹽橋的原電池中電極材料和其相應(yīng)的電解質(zhì)關(guān)系、串聯(lián)電路中轉(zhuǎn)移電子相等即可解答，難點(diǎn)是熱量電池中電極反應(yīng)式的書寫，要結(jié)合電解質(zhì)溶液酸堿性書寫，為易錯(cuò)點(diǎn)．