Question

氧化還原反應(yīng)與電化學(xué)及金屬的防護(hù)知識(shí)密切相關(guān)．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）依據(jù)反應(yīng)：2Ag⁺（ag）+Cu═Cu²⁺（ag）+2Ag設(shè)計(jì)的原電池如圖甲所示．則電解質(zhì)溶液Y是

 

，X的電極反應(yīng)式為

 

，鹽橋中Cl^-移向

 

溶液．若將鹽橋換成銅絲，則X的電極名稱是

 

．
（2）利用如圖乙的裝置可以模擬鐵的電化學(xué)防護(hù)，若Z為碳棒，為延緩鐵腐蝕，K應(yīng)置于

 

處，總反應(yīng)的離子方程式為

 

；若Z為鋅，開(kāi)關(guān)K置于M處，該電化學(xué)防護(hù)法稱為

 

．
（3）以KOH溶液為電解質(zhì)溶液的甲醇燃料電池，充一次電可連續(xù)使用一個(gè)月，其總反應(yīng)式為：2CH₃OH+3O₂+4KOH

放電

充電

2K₂CO₃+6H₂O，則甲醇燃料電池放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)式為

 

，充電時(shí)，燃料電池的正極應(yīng)接直流電
源的

 

極，電極反應(yīng)式為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：原電池和電解池的工作原理,常見(jiàn)化學(xué)電源的種類及其工作原理,金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)

專題：電化學(xué)專題

分析：（1）含有鹽橋的原電池中，電解質(zhì)溶液和對(duì)應(yīng)的電極材料具有相同的金屬元素，電解質(zhì)必須是可溶性的，放電時(shí)，鹽橋中陰離子向附近所在溶液移動(dòng)；若將鹽橋換成銅絲，則右邊裝置為原電池，左邊裝置為電解池，連接正極的電極為陽(yáng)極；
（2）作原電池正極或電解池陰極的金屬被保護(hù)；若Z為鋅，開(kāi)關(guān)K置于M處，該方法為犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法；
（3）燃料電池中，負(fù)極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；充電時(shí)，燃料電池的正極應(yīng)該接直流電源正極，陽(yáng)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)．

解答： 解：（1）Y為硝酸銀溶液，X電極為負(fù)極，負(fù)極上電極反應(yīng)式為Cu-2e^-=Cu²⁺，鹽橋中氯離子向硫酸銅溶液移動(dòng)；
若將鹽橋換成銅絲，則右邊裝置為原電池，左邊裝置為電解池，右邊裝置中，銅易失電子作負(fù)極，銀座正極，則X電極為陽(yáng)極；
故答案為：硝酸銀溶液；Cu-2e^-=Cu²⁺；硫酸銅；陽(yáng)極；
（2）若Z為碳棒，為延緩鐵腐蝕，鐵比碳活潑，所以要采用外加電流的陰極保護(hù)法，所以為延緩鐵腐蝕，K應(yīng)置于N處；
負(fù)極上鐵失電子生成亞鐵離子，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，所以電池反應(yīng)式為2Fe+2H₂O+O₂=2Fe（OH）₂；
若Z為鋅，開(kāi)關(guān)K置于M處，該方法為犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法，
故答案為：N；2Fe+2H₂O+O₂=2Fe（OH）₂；犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法；
（3）燃料電池中，負(fù)極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：CH₃OH-6e^-+8OH^-═CO₃^2-+6H₂O；充電時(shí)，燃料電池的正極應(yīng)該接直流電源正極，陽(yáng)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，故答案為：CH₃OH-6e^-+8OH^-═CO₃^2-+6H₂O；正；4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑．

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)來(lái)分析解答，難點(diǎn)是電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)，要結(jié)合電解質(zhì)溶液的酸堿性書(shū)寫(xiě)，難度中等，原電池設(shè)計(jì)是高考熱點(diǎn)，根據(jù)原電池原理設(shè)計(jì)原電池原理．