Question

（1）圖1裝置發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為

 

．
（2）圖2裝置中甲燒杯盛放100mL 0.2mol?L^-1的NaCl溶液，乙燒杯盛放100mL 0.5mol?L-¹L的CuSO₄溶液．反應(yīng)一段時(shí)間后，停止通電．向甲燒杯中滴入幾滴酚酞溶液，觀察到石墨電極附近首先變紅．
①電源的M端為

 

極，甲燒杯中鐵電極的電極反應(yīng)為

 

．
②乙燒杯中電解反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．
③停止電解，取出Cu電極，洗滌、干燥、稱量、電極增重 0.64g，甲燒杯中產(chǎn)生的氣體標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為

 

mL．
（3）圖3是甲醇燃料電池（電解質(zhì)溶液為KOH溶液）結(jié)構(gòu)示意圖，寫出 b處的電極反應(yīng)式

 

，
甲醇燃料電池的總反應(yīng)化學(xué)方程式

 

．

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）圖1裝置發(fā)生反應(yīng)為銅和鐵離子的氧化還原反應(yīng)；
（2）向甲燒杯中滴入幾滴酚酞，觀察到石墨電極附近首先變紅，說明石墨極生成4OH^-，應(yīng)為電解池的陰極，則M為正極，N為負(fù)極，乙燒杯為電解硫酸的反應(yīng)，陽極生成氧氣，陰極析出銅，結(jié)合電極方程式解答該題；
（3）燃料電池中，通入燃料的電極是負(fù)極、通入氧化劑的電極是正極，根據(jù)電子流向知，a處通入的是氫氣、b處通入的是氧氣，負(fù)極上甲醇失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成碳酸根離子和水，正極上氧氣得電子和水生成氫氧根離子，據(jù)此書寫電池反應(yīng)式．

解答： 解：（1）銅可被Fe³⁺+氧化，發(fā)生Cu+2Fe³⁺=Cu²⁺+2Fe²⁺，形成原電池反應(yīng)時(shí)，銅為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，石墨為正極，正極反應(yīng)為Fe³⁺+e^-=Fe²⁺，
故答案為：Cu+2Fe³⁺=Cu²⁺+2Fe²⁺；
（2）乙燒杯為電解硫酸的反應(yīng)，陽極生成氧氣，陰極析出銅，
①向甲燒杯中滴入幾滴酚酞，觀察到石墨電極附近首先變紅，說明石墨極生成4OH^-，應(yīng)為電解池的陰極，則M為正極，N為負(fù)極，電解氯化鈉溶液，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)生成亞鐵離子，電極方程式為Fe-2e^-═Fe²⁺，
故答案為：正；Fe-2e^-═Fe²⁺；
②乙燒杯為電解硫酸的反應(yīng)，陽極生成氧氣，陰極析出銅，電解方程式為2Cu²⁺+2H₂O

電解  .

2Cu+O₂↑+4H⁺，
故答案為：2Cu²⁺+2H₂O

電解  .

2Cu+O₂↑+4H⁺；
③取出Cu電極，洗滌、干燥、稱量、電極增重0.64g，則生成Cu的物質(zhì)的量為

0.64g

64g/mol

=0.01mol，轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為0.01mol×2=0.02mol，
甲燒杯中，陽極鐵被氧化，陰極產(chǎn)生氣體為氫氣，
2H₂O+2e^-═2OH^-+H₂↑，
    2mol    22.4L
   0.02mol    V
V=

22.4L×0.02mol

2mol

=0.224L，即224ml，
故答案為：224；
（3）燃料電池中，通入燃料的電極是負(fù)極、通入氧化劑的電極是正極，根據(jù)電子流向知，a處通入的是氫氣、b處通入的是氧氣，負(fù)極上甲醇失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成碳酸根離子和水，正極上氧氣得電子和水生成氫氧根離子，電極反應(yīng)式為O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，電池反應(yīng)式為2CH₃OH+4KOH+3O₂=2K₂CO₃+6H₂，故答案為：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；2CH₃OH+4KOH+3O₂=2K₂CO₃+6H₂．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了原電池和電解池原理，根據(jù)各個(gè)電極上發(fā)生的反應(yīng)再結(jié)合轉(zhuǎn)移電子相等來分析解答，難點(diǎn)是（3）中負(fù)極電極反應(yīng)式的書寫，要結(jié)合電解質(zhì)溶液酸堿性酸性，題目難度不大．