Question

5．原電池是化學對人類的一項重大貢獻．
（1）某興趣小組為研究原電池原理，設(shè)計如圖1裝置．
①a和b不連接時，燒杯中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是Zn+2H⁺=Zn²⁺+H₂↑．
②a和b用導(dǎo)線連接，Zn極的電極反應(yīng)式是Zn-2e^-=Zn²⁺．Cu極發(fā)生還原（填“氧化”或“還原”）反應(yīng)．溶液中H⁺移向Cu（填“Cu”或“Zn”）極．若轉(zhuǎn)移了0.2mol電子，則理論上Zn片質(zhì)量減輕6.5g．
（2）如圖2是甲烷燃料電池原理示意圖，回答下列問題：
①電池正極的電極反應(yīng)式是O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-．
②電池工作一段時間后電解質(zhì)溶液的pH減�。ㄌ睢霸龃蟆薄皽p小”或“不變”）．

Answer 1

分析 （1）①a和b不連接時，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)而作負極，銅作正極，正極上氫離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電解質(zhì)溶液中陽離子向正極移動；
③根據(jù)鋅與轉(zhuǎn)移電子之間的關(guān)系式計算；
（2）①堿性甲烷燃料電池中通入甲烷的一極為原電池的負極，通入氧氣的一極為原電池的正極，負極上是燃料發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)；
②根據(jù)電池反應(yīng)式確定溶液pH變化．

解答 解：（1）①a和b不連接時，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↑，
故答案為：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)，鋅失電子發(fā)生氧化反應(yīng)而作負極，電極反應(yīng)式為Zn-2e^-=Zn²⁺；放電時，電解質(zhì)溶液中氫離子向正極銅電極移動，
故答案為：Zn-2e^-=Zn²⁺；還原；Cu；
③鋅片減少的質(zhì)量=$\frac{0.2mol}{2}$×65g/mol=6.5g，
故答案為：6.5；
（2）①堿性甲烷燃料電池中通入甲烷的一極a為原電池的負極，該極上是燃料發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，通入氧氣的一極為原電池的正極，發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，即O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，
故答案為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
②在堿性溶液中，甲烷燃料電池的總反應(yīng)式為CH₄+2O₂+2OH^-=CO₃^2-+3H₂O，溶液中氫氧根離子被消耗，導(dǎo)致溶液的pH減小，
故答案為：減小．

點評 本題綜合考查了原電池的內(nèi)容，涉及電極判斷與電極反應(yīng)式書寫等問題，做題時注意從氧化還原的角度判斷原電池的正負極以及電極方程式的書寫，本題中難點和易錯點為電極方程式的書寫，題目難度中等．