一個完整的氧化還原反應方程式可以拆寫成兩個“半反應式”,一個是“氧化反應式”,一個是“還原反應式”.如2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+,可拆寫為氧化反應式:Cu→Cu2++2e-,還原反應式:2Fe3++2e-→2Fe2+.并由此實現(xiàn)了化學能與電能的相互轉(zhuǎn)化.據(jù)此,回答下列問題:
(1)將反應Zn+2H+═Zn2++H2↑拆寫為兩個“半反應式”:其中,氧化反應式為:
Zn=Zn2++2e-
Zn=Zn2++2e-

(2)由題(1)反應,設計成原電池如圖所示:若電極a為Zn,電極b可選擇材料:
(只填一種);電解質(zhì)溶液甲是
ZnSO4
ZnSO4
;電極b處的電極反應式:
2H++2e-=H2
2H++2e-=H2

(3)由反應2H2+O2
 點燃 
.
 
2H2O,設計出以稀硫酸為電解質(zhì)溶液的燃料電池,其電極反應式為:負極
2H2-4e-=4H+
2H2-4e-=4H+
,正極
O2+4H++4e-=2H2O
O2+4H++4e-=2H2O

(4)以惰性材料為電極,電解100mL pH=6的硫酸銅溶液,當電解池內(nèi)溶液的pH為1時,電極上析出的銅的質(zhì)量為
0.32g
0.32g
(忽略電解前后溶液體積的變化).
分析:(1)失電子的物質(zhì)發(fā)生氧化反應;
(2)將反應Zn+2H+═Zn2++H2↑,若電極a為Zn,電極b為不如鋅活潑的金屬或?qū)щ姷姆墙饘伲姌O和相應的電解質(zhì)溶液含有相同的陽離子,正極上得電子發(fā)生還原反應;
(3)由反應2H2+O2
 點燃 
.
 
2H2O,設計出以稀硫酸為電解質(zhì)溶液的燃料電池,負極上燃料失電子發(fā)生氧化反應,正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應;
(4)根據(jù)銅和酸的物質(zhì)的量之間的關(guān)系式計算.
解答:解:(1)根據(jù)方程式知,鋅失電子發(fā)生氧化反應,所以其反應式為:Zn=Zn2++2e-,
故答案為:Zn=Zn2++2e-;
(2)反應Zn+2H+═Zn2++H2↑,若電極a為Zn,電極b為不如鋅活潑的金屬或?qū)щ姷姆墙饘伲玢~等,電極和相應的電解質(zhì)溶液含有相同的陽離子,可以是硫酸鋅溶液,正極上氫離子得電子發(fā)生還原反應,電極反應式為:2H++2e-=H2↑,
故答案為:Cu,ZnSO4,2H++2e-=H2↑;
(3)由反應2H2+O2
 點燃 
.
 
2H2O,設計出以稀硫酸為電解質(zhì)溶液的燃料電池,負極上失電子發(fā)生氧化反應,電極反應式為:2H2-4e-=4H+,正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應,電極反應式為:O2+4H++4e-=2H2O,
故答案為:負極:2H2-4e-=4H+,正極:O2+4H++4e-=2H2O;
(4)設析出銅的質(zhì)量是x,
電解硫酸銅溶液的方程式為:2Cu 2++2H2O
 電解 
.
 
2Cu↓+O2↑+4H+,
                                       128g      4mol
                                        x        0.1mol/L×0.1L

x=
0.1mol/L×0.1L×128g
4mol
=0.32g,
答:電極上析出的銅的質(zhì)量為0.32g.
點評:本題考查原電池原理和電解池原理,電極反應式的書寫是學習難點,書寫時要結(jié)合電解質(zhì)溶液的酸堿性.
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相關(guān)習題

科目:高中化學 來源: 題型:

已知硝酸與金屬反應時,在不同條件下,硝酸有不同的還原產(chǎn)物,甚至在同一反應中可同時得到多種還原產(chǎn)物,F(xiàn)有HNO3、NH4NO3、N2O、H2O、Zn、Zn(NO3)2六種物質(zhì),可以利用其中五種物質(zhì)組成一個完整的化學反應,也可以用六種物質(zhì)組成一個完整的化學反應。

(1)假設硝酸的還原產(chǎn)物只有一種,利用其中五種物質(zhì)組成一個完整的化學反應,請寫出該化學方程式,并標明電子轉(zhuǎn)移的方向與數(shù)目:

__________________________________________________________________________;

(2)上述所寫的反應中,被還原的元素是______________,氧化產(chǎn)物是_________________。

(3)如果用六種物質(zhì)組成一個完整的化學反應,則該反應中還原產(chǎn)物必有__________種,若假定該反應中NH4NO3與N2O的物質(zhì)的量之比為1∶1,那么該反應中還原劑與氧化劑的物質(zhì)的量之比為______________________。

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