Question

【題目】(1)科研人員設(shè)想用如圖所示裝置生產(chǎn)硫酸。

①上述生產(chǎn)硫酸的總反應(yīng)方程式為_____，b 是_____極，b 電極反應(yīng)式為______________，生產(chǎn)過程中H+向_____(填 a 或 b)電極區(qū)域運(yùn)動(dòng)。

②該小組同學(xué)反思原電池的原理，其中觀點(diǎn)正確的是_____(填字母)。

A.原電池反應(yīng)的過程中可能沒有電子發(fā)生轉(zhuǎn)移

B.原申池裝置一定需要2個(gè)活潑性不同的金屬電極

C.電極一定不能參加反應(yīng)

D.氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)可以拆開在兩極發(fā)生

(2)CO與H2反應(yīng)還可制備CH3OH，CH3OH可作為燃料使用，用CH3OH和O2組合形成的質(zhì)子交換膜(只允許H+通過)質(zhì)子交換膜左右兩側(cè)的溶液均為1L 2mol·L-1H2SO4溶液。燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖如：電池總反應(yīng)為2CH3OH+3O2＝2CO2+4H2O，c電極為_____(填“正極”或“負(fù)極”)，c電極反應(yīng)方程式為___________________________。當(dāng)電池中有1mol e-發(fā)生轉(zhuǎn)移時(shí)左右兩側(cè)溶液的質(zhì)量之差為______g (假設(shè)反應(yīng)物耗盡，忽略氣體的溶解)。

Answer 1

【答案】2SO2+O2+2H2O=2H2SO4 正 O2+4e-+4H+=2H2O b D 負(fù)極 CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+ 12g

【解析】

（1）原電池中負(fù)極失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)。電子經(jīng)導(dǎo)線傳遞到正極，所以溶液中的陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，正極得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，據(jù)此判斷；

（2）根據(jù)電子的移動(dòng)方向判斷正負(fù)極，進(jìn)而書寫電極反應(yīng)式。

（1）①根據(jù)裝置圖可知a電極通入二氧化硫，二氧化硫發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng)，氧氣在正極通入，因此上述生產(chǎn)硫酸的總反應(yīng)方程式為2SO2+O2+2H2O＝2H2SO4，b通入氧氣，是正極，氧氣在酸性條件下得電子產(chǎn)生水，反應(yīng)式為O2+4e-+4H+=2H2O，原電池中陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，則生產(chǎn)過程中H+向b電極區(qū)域運(yùn)動(dòng)；

②A.原電池反應(yīng)的過程中一定有電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；

B.原申池裝置不一定需要2個(gè)活潑性不同的金屬電極，例如燃料電池等，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；

C.原電池中電極可以參加反應(yīng)，例如銅、鋅、稀硫酸組成的原電池中鋅電極參加反應(yīng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；

D.原電池中氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)可以拆開在兩極發(fā)生，選項(xiàng)D正確；

答案選D；

（2）根據(jù)裝置圖可知電子從c電極流出，則c電極是負(fù)極，電池總反應(yīng)為2CH3OH+3O2＝2CO2+4H2O，所以甲醇在負(fù)極發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為二氧化碳，則c電極反應(yīng)方程式為CH3OH－6e－+H2O＝CO2+6H+；

負(fù)極反應(yīng)式為CH3OH－6e－+H2O＝CO2+6H+，當(dāng)轉(zhuǎn)移1mol電子時(shí)，左側(cè)質(zhì)量減輕×12g=2g，還要有1molH+通過質(zhì)子交換膜進(jìn)入右側(cè)，質(zhì)量減少1g，正極反應(yīng)式為O2+4H++4e-=2H2O，右側(cè)質(zhì)量增加32g×=8g，加上轉(zhuǎn)移過來的1gH+，因此左右兩側(cè)溶液的質(zhì)量之差為8g+1g+2g+1g=12g。