Question

【題目】（1）熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率，因而受到重視。可用熔融的碳酸鹽作為電解質(zhì)，向負(fù)極充入燃料氣CH4，用空氣與CO2的混合氣作為正極的助燃?xì)�，以石墨為電極材料，制得燃料電池。工作過程中，CO32-移向__極(填“正”或“負(fù)”)，負(fù)極的電極反應(yīng)式為__，正極的電極反應(yīng)式為___。

（2）某實驗小組同學(xué)對電化學(xué)原理進(jìn)行了一系列探究活動。

①如圖為某實驗小組依據(jù)的氧化還原反應(yīng)：__(用離子方程式表示)設(shè)計的原電池裝置。

②其他條件不變，若將CuCl2溶液換為HCl溶液，石墨的電極反應(yīng)式為___。

（3）如圖為相互串聯(lián)的甲、乙兩電解池，其中甲池為電解精煉銅的裝置。試回答下列問題：

①A極材料是___，電極反應(yīng)為___，B極材料是__，主要電極反應(yīng)為__，電解質(zhì)溶液為___。

②乙池中若滴入少量酚酞溶液，電解一段時間后Fe極附近溶液呈___色。

③常溫下，若甲池中陰極增重12.8g，則乙池中陽極放出的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為___，若此時乙池剩余液體為400mL，則電解后溶液pH為___。

Answer 1

【答案】負(fù) CH4＋4CO32-－8e－=5CO2＋2H2O 2O2+8e-+4CO2=4CO32- Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋Cu 2H＋＋2e－=H2↑ 純銅 Cu2＋＋2e－=Cu 粗銅 Cu－2e－=Cu2＋ CuSO4溶液 紅 4.48L 14

【解析】

（1）原電池放電時，陽離子移向正極、陰離子移向負(fù)極；以熔融鹽為電解質(zhì)的甲烷燃料電池放電時，甲烷在負(fù)極失電子生成二氧化碳和水；氧氣在正極得電子生成碳酸根離子。

（2）①根據(jù)電池總反應(yīng)回答；

②鐵與鹽酸反應(yīng)放出氫氣；

（3）①電解法精煉銅，粗銅作陽極、精銅作陰極，硫酸銅作電解質(zhì)溶液；

②乙池中Fe作陰極，陰極氫離子得電子生成氫氣；

③常溫下，甲池中陰極增重12.8g，即生成銅的質(zhì)量是12.8g，根據(jù)電子守恒計算。

（1）原電池放電時，陰離子移向負(fù)極，所以CO32-移向負(fù)極；以熔融鹽為電解質(zhì)的甲烷燃料電池放電時，甲烷在負(fù)極失電子生成二氧化碳和水，負(fù)極反應(yīng)式是CH4＋4CO32-－8e－=5CO2＋2H2O；氧氣在正極得電子生成碳酸根離子，正極反應(yīng)式是2O2+8e-+4CO2=4CO32-。

（2）①根據(jù)圖示，鐵是負(fù)極，電池總反應(yīng)是Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋Cu，所以依據(jù)氧化還原反應(yīng)Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋Cu設(shè)計的原電池裝置；

②鐵與鹽酸反應(yīng)放出氫氣，所以正極放出氫氣，石墨的電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－=H2↑；

（3）①電解法精煉銅，A極是陰極，電極材料是純銅，電極反應(yīng)為Cu2＋＋2e－=Cu，B是陽極，陽極材料是粗銅，主要電極反應(yīng)為Cu－2e－=Cu2＋，電解質(zhì)溶液為CuSO4溶液。

②乙池中Fe作陰極，陰極氫離子得電子生成氫氣，電極反應(yīng)式是2H2O+2e-= H2↑+2OH-，溶液顯堿性，Fe極附近溶液呈紅色；

③常溫下，甲池中陰極增重12.8g，即生成銅的質(zhì)量是12.8g，電路中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是0.4mol，乙池中陽極放出的氣體是氯氣，根據(jù)電子守恒，生成氯氣的物質(zhì)的量是0.2mol，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積是0.2mol×22.4L/mol=4.48L；根據(jù)2H2O+2e-= H2↑+2OH-，生成氫氧根離子的物質(zhì)的量是0.4mol，氫氧根離子的濃度是1mol/L，所以pH=14。