Question

【題目】按要求填空。

（1）利用鉛蓄電池電解氯化鈉溶液，其在充電時陽極反應為____，放電生成的固體會附聚在電極表面，工作過程中若正極質量增重96g時，理論上電路中轉移的電子數為____。

（2）CO與H2一定條件下反應生成甲醇（CH3OH），甲醇是一種燃料，可利用甲醇設計一個燃料電池，用稀硫酸作電解質溶液，多孔石墨做電極，該電池負極反應式為_______。

（3）某實驗小組同學對電化學原理進行了一系列探究活動。

①如圖1為某實驗小組依據氧化還原反應：(用離子方程式表示)_____設計的原電池裝置

②其他條件不變，若將鹽橋換成彎銅導線與石墨相連成n型，如圖2所示。

在甲裝置中銅電極反應為_______________；乙裝置中石墨(1)為________極(填“正”、“負”、“陰”或“陽”)，乙裝置中與銅絲相連石墨電極上發生的反應式為_________________.

③某課題組利用圖3所示裝置，探究NO2和O2化合生成N2O5形成原電池的過程，該電池的正極反應式應為___________。

Answer 1

【答案】 PbSO4－2e－+2H2O =PbO2 +SO42-+4H+ 3NA CH3OH6e-+ H2O=CO2+6H+ Fe＋Cu2+=Fe2+＋Cu O2＋2H2O＋4e－=4OH- 陰 2Cl-－2e－=Cl2↑ O2+2N2O5+4e-=4NO3-

【解析】（1）鉛蓄電池的正極反應為PbO2 +SO42-+4H+ + 2e－＝ PbSO4+2H2O，將其倒過來就是充電的陽極反應：PbSO4－2e－+2H2O =PbO2 +SO42-+4H+。正極反應為PbO2 +SO42-+4H+ + 2e－＝ PbSO4+2H2O，得到：每反應1molPbO2，轉移2mol e－，得到1molPbSO4，即質量增加64g（1molPbSO4質量減去1mol PbO2的質量）。由上得到：每轉移2mol e－正電極質量增加64g，現在質量增加96g，所以轉移電子數為3NA。

（2）甲醇燃料電池，用稀硫酸作電解質溶液，總反應相當于是甲醇燃燒，即：CH3OH+3/2O2=CO2+2H2O，正極一定是氧氣得電子：O2+4e-+ 4H+=2H2O，總反應減去正極反應（注意將正極擴大3/2倍，以除去氧氣）得到負極反應CH3OH6e-+ H2O=CO2+6H+。

（3）①該原電池的總反應是單質鐵（負極）與硫酸銅溶液（正極）的置換反應，即：Fe＋Cu2+=Fe2+＋Cu。

②圖2中，甲為原電池對乙的電解池進行電解。甲中鐵為負極，銅為正極，總反應為鐵的吸氧腐蝕。所以銅電極的反應為O2＋2H2O＋4e－=4OH－。石墨（1）連在原電池負極（鐵）上，所以是電解的陰極。乙裝置中與銅絲相連石墨電極為電解的陽極，陽極反應選擇溶液中的氯離子失電子，所以為2Cl-－2e－=Cl2↑。

③明顯通氧氣的為正極，正極反應為氧氣得電子。因為電解質是熔融的硝酸鈉，所以氧氣得電子只能生成硝酸根離子（應該生成電解質中存在的離子）。根據圖示，正極還要通入Y物質，而Y是負極的生成物，考慮到這個原電池的目的是：探究NO2和O2化合生成N2O5形成原電池的過程，所以Y只能是N2O5，所以正極一定是氧氣和N2O5得電子生成硝酸根離子，即：O2+2N2O5+4e-=4NO3-。