Question

6．（1）现有如下两个反应：
（A）NaOH+HCl=NaCl+H₂O      
（B）2FeCl₃+Cu=2FeCl₂+CuCl₂
①根据两反应本质，判断能设计成原电池的反应是B（填序号）．
（2）选择适宜的材料和试剂将（1）中你的选择设计为一个原电池．
①在图1的方框中画出装置图并说明电解质溶液．②写出电极反应式．

电极	电极材料	电极反应式
负极
正极

（3）氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置，是一种具有应用前景的绿色电源．图2为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示回答下列问题：

①该燃料电池的负极是a（写a或b）．
②O₂ （写化学式）发生还原反应．
③燃料电池中是将化学能转化为电能，总反应式是2H₂+O₂=2H₂O．
（4）锌锰干电池是最早使用的化学电池，其基本构造如图3所示．锌锰干电池的负极是锌，电路中每通过0.4mole^-，负极质量减少13g；工作时NH₄⁺离子在正极放电产生两种气体，其中一种气体分子是含10e^-的微粒，正极的电极反应式是2NH₄⁺+2e^-=2NH₃↑+H₂↑．

Answer 1

分析 （1）①原电池反应必须是自发进行的放热的氧化还原反应；
（2）根据反应议程式：2FeCl₃+Cu=2FeCl₂+CuCl₂原电池电池反应中，失电子化合价升高的金属作负极，所以铜作负极，得电子化合价降低的电解质为该原电池中电解质，氯化铁溶液作为电解质溶液；设计原电池为：；负极上失电子发生氧化反应，电极反应式为：Cu-2e^-=Cu²⁺；碳作为正极铁离子在表面，得电子发生还原反应，电极反应式为：2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺；
（3）①负极氢气发生氧化反应；②正极发生还原反应，正极通的是氧气；③燃料电池中是将化学能转化为电能，总反应式是2H₂+O₂=2H₂O；
（4）锌锰干电池的负极上Zn失去电子，负极消耗1mol时转移2mol电子，NH₄⁺离子在正极放电产生2种气体，其中一种气体分子是含10e^-的微粒为氨气，另一种为氢气．

解答 解：（1）①原电池反应必须是自发进行的放热的氧化还原反应，（A）反应中没有电子转移，不属于氧化还原反应，属于复分解反应，所以不能设计成原电池，（B）反应中Fe元素化合价由+3价变为+2价、Cu元素化合价由0价变为+2价，所以该反应有电子转移，属于氧化还原反应，且能自发进行、放热，所以能设计成原电池，故答案为：B；
（2）根据反应方程式：2FeCl₃+Cu=2FeCl₂+CuCl₂，构成的原电池电池反应中，失电子化合价升高的金属作负极，所以铜作负极，得电子化合价降低的电解质为该原电池中电解质，氯化铁溶液作为电解质溶液；设计原电池为：；负极上失电子发生氧化反应，电极反应式为：Cu-2e^-=Cu²⁺；碳作为正极铁离子在表面，得电子发生还原反应，电极反应式为：2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺；②正极上铁离子得电子发生还原反应，电极反应式为2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺，负极上Cu失电子发生氧化反应，电极反应式为Cu-2e^-=Cu²⁺，故答案为：；

电极	电极材料	电极反应式
负极	Cu	Cu-2e-=Cu2+
正极	C	2Fe3++2e-=2Fe2+

（3）①负极氢气发生氧化反应；②正极发生还原反应，正极通的是氧气；③燃料电池中是将化学能转化为电能，总反应式是2H₂+O₂=2H₂O；
 故答案为：a，O₂，化学，电，2H₂+O₂=2H₂O；    
（4）锌锰干电池的负极上Zn失去电子，负极反应为Zn-2e^-═Zn²⁺，负极消耗1mol时转移2mol电子，每通过0.4mole^-，负极质量减少0.2mol×65g/mol=13.0g，由NH₄⁺离子在正极放电产生2种气体，其中一种气体分子是含10e^-的微粒为氨气，另一种为氢气，正极反应为2NH₄⁺+2e^-═2NH₃↑+H₂↑，
故答案为：锌；13.0；2NH₄⁺+2e^-═2NH₃↑+H₂↑．

点评 本题考查较为综合，涉及氧化还原反应及实验设计原电池、原电池的工作原理和电极反应式的书写以及相关计算，明确原电池的工作原理和电极反应式的书写的方法，题目难度中等．