Question

【題目】A.依據氧化還原反應：2Ag+(aq) + Cu(s) = Cu2+(aq) + 2Ag(s)設計的原電池如圖所示。

請回答下列問題：

(1)電極X的材料是____________，電解質溶液是_____________。

(2)Y電極發生的電極反應為______________________________。

(3)若開始時X、Y為質量相等的電極，當兩極質量差為14克時，轉移的電子數為_______。

B.燃料電池是一種不需要將還原劑和氧化劑全部儲藏在電池內部的新型發電裝置，是一種具有應用前景的綠色電源。下圖為堿性甲烷燃料電池原理示意圖：

總反應：CH4 + 2O2+ 2OH-＝CO2-3 + 3H2O

正極：4H2O + 2O2 + 8e- ＝ 8OH-

按照此圖的提示回答下列問題：

(1)該燃料電池的負極是______(填“a”或“b”)，b電極發生_______反應（填氧化或還原）。

(2)在正極附近溶液的堿性________（填“增強”或“減弱”）。

(3)a電極的電極方程式為________________。

Answer 1

【答案】 Cu AgNO3 Ag++e-=Ag 0.1NA a 還原反應 增強 CH4 -8e-+ 10OH- ＝ CO32- + 7H2O

【解析】A．根據反應“2Ag+（aq）+Cu（s）═Cu2+（aq）+2Ag（s）”分析，在反應中，Cu被氧化，失電子，應為原電池的負極，電極反應為Cu-2e-=Cu2+，則正極為活潑性較Cu弱的Ag或者惰性電極，Ag+在正極上得電子被還原，電極反應為Ag++e=Ag，電解質溶液為AgNO3，原電池中，電子從負極經外電路流向正極，根據得失電子數相等計算。

B．根據甲烷在堿性條件下的總反應：CH4 + 2O2+ 2OH- ＝ CO32- + 3H2O， CH4失去電子，被氧化，在負極反應，O2得到電子，被還原，在正極發生反應。

A.根據電池反應式知，銅失電子作負極，結合圖片可知，銀作正極，（1）銅作負極，銀作正極，所以X是銅，銀電極所在的電解質溶液為可溶性的銀鹽溶液，所以Y溶液是硝酸銀溶液，正確答案為：銅；AgNO3溶液；

（2）正極為活潑性較Cu弱的Ag，Ag+在正極上得電子被還原，電極反應為Ag++e-=Ag，

正確答案為： Ag++e-=Ag；

（3）X（Cu）電極溶解，質量減少，Y（Ag）電極Ag+得電子生成Ag析出，設負極Cu減少xmol，根據電子守恒，正極析出的Ag為2xmol，因為開始時X、Y為質量相等，反應后兩極質量差為14克，則108g/mol×2Xmol+64g/mol×Xmol=14g，X=0.05mol，失去的電子數為0.05mol×2NA=0.1NA，正確答案0.1NA。

B．（1）甲烷在堿性條件下的總反應：CH4 + 2O2+ 2OH- ＝ CO32- + 3H2O， CH4碳元素化合價升高，失去電子， a電極是負極，O2得到電子，b電極是正極，被還原，發生還原反應；正確答案：a；還原；

（2）正極發生的電極反應式：4H2O + 2O2 + 8e- ＝ 8OH-，有OH-生成，所以在正極附近溶液的堿性增強；正確答案：增強；

（3）根據分析，a電極是負極，CH4在堿性條件下失去電子的反應，其電極反應式：CH4 -8e-+ 10OH- ＝ CO-32 + 7H2O，正確答案：CH4 -8e-+ 10OH- ＝ CO32- + 7H2O。