Question

【題目】某學(xué)生利用下圖實(shí)驗(yàn)裝置探究鹽橋式原電池的工作原理，按照要求依次回答下列問題：

（1）寫出該氧化還原反應(yīng)的離子方程式：_______________

（2）裝置中鹽橋中除添加瓊脂外，還要添加KCl的飽

和溶液，電池工作時，對鹽橋中的K＋、Cl－的移

動方向的表述正確的是________。

A．鹽橋中的K＋向左側(cè)燒杯移動、Cl－向右側(cè)燒杯移動

B．鹽橋中的K＋向右側(cè)燒杯移動、Cl－向左側(cè)燒杯移動

C．鹽橋中的K＋、Cl－都向左側(cè)燒杯移動

D．鹽橋中的K＋、Cl－幾乎都不移動

（3）已知該原電池裝置在反應(yīng)前兩電極質(zhì)量相等，一段時間后兩極質(zhì)量相差12.9 g

則導(dǎo)線中通過的電子數(shù)目為________ (用“NA”表示)；

（4）有人以化學(xué)反應(yīng)：2Zn＋O2＋4H＋=2Zn2＋＋2H2O為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)一種原電池，移入人體內(nèi)作為心臟起搏器的能源，它們靠人體內(nèi)血液中溶有一定濃度的O2、H＋、Zn2＋進(jìn)行工作，則原電池的負(fù)極材料是________，正極發(fā)生的電極反應(yīng)為：__________________。

（5）用CH4和O2組合形成的質(zhì)子交換膜燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖如下：①則d電極是________（填“正極”或“負(fù)極”）C電極的反應(yīng)方程式為：_____________

②若電路中轉(zhuǎn)移4 mol電子，則上述燃料電池消耗的O2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為____L。

③電池工作一段時間后溶液的酸性_________（填“增強(qiáng)”“減弱”或“不變”）

Answer 1

【答案】 Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu B 0.2 NA 鋅或Zn O2+4e- +4H＋=2H2O 正極 CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋ 22.4 減弱

【解析】（1）原電池中發(fā)生的自發(fā)的氧化還原反應(yīng)和Zn和硫酸銅溶液的反應(yīng)，其離子方程式為Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu；

（2）左側(cè)燒杯中鋅失電子變成鋅離子，使得鋅電極附近帶正電荷，吸引陰離子向左側(cè)燒杯移動，右側(cè)燒杯中銅離子得到電子變成銅，使得銅電極附近帶負(fù)電荷，吸引陽離子向右側(cè)燒杯移動，故鹽橋中的K+向右側(cè)燒杯移動、Cl-向左側(cè)燒杯移動，
故答案為B；

（3）Zn為負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)為Zn-2e-=Zn2+，Cu為正極發(fā)生的電極反應(yīng)為Cu2++2e- = Cu；設(shè)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為nmol，一段時間后兩極質(zhì)量相差12.9 g時，64g/mol×+65g/mol×=12.9g，解得n=0.2mol，則導(dǎo)線中通過的電子數(shù)目為0.2 NA ；

(4) 由反應(yīng)2Zn+O2+4H+═2Zn2++2H2O可知，Zn被氧化生成Zn2+，為負(fù)極反應(yīng)，正極上氧氣發(fā)生還原反應(yīng)，電極方程式為O2+4e- +4H＋=2H2O；

（5）①因c是電子流出的一極，則c為負(fù)極，d為正極，甲烷具有還原性，在負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)生成CO2，電極反應(yīng)式為：CH4-8e-+2H2O═CO2+8H+；
②原電池中正極電極反應(yīng)為2O2+8H++8e-═4H2O，當(dāng)轉(zhuǎn)移4mol電子時，則生成氧氣物質(zhì)的量為1.0mol，體積為1.0mol×22.4L/mol=22.4L；

③原電池工作的總電極反應(yīng)式為2O2+CH4═CO2+2H2O，溶液中H+物質(zhì)的量不變，但溶液中水的量增多，則電池工作一段時間后溶液的酸性減弱。