Question

一个完整的氧化还原反应方程式可以拆写成两个“半反应式”，一个是“氧化反应式”，一个是“还原反应式”。如2Fe³⁺ ＋ Cu ==2Fe²⁺＋Cu²⁺，可拆写为氧化反应式：Cu－2e^－ ==Cu²⁺，还原反应式：2Fe³⁺ ＋ 2e^－ ="=" 2Fe²⁺。并由此实现了化学能与电能的相互转化。据此，回答下列问题：
（1）将反应Zn ＋ 2H⁺ = Zn²⁺ ＋ H₂↑拆写为两个“半反应式”：其中，氧化反应为：                          。
（2）由题（1）反应，设计成原电池如图所示：

若电极a为Zn ，电极b可选择材料：         （只填一种）；电解质溶液甲是        ；电极b处的电极反应式：                   。
（3）由反应2H₂ + O₂ 2H₂O ，设计出以稀硫酸为电解质溶液的燃料电池，其电极反应式为：负极                       ，正极                       。

Answer 1

（1）Zn－2e^－= Zn²⁺（2分）
（2）Cu（合理给1分），ZnSO₄（1分），2H⁺ + 2e- = H₂↑（2分）.
（3）负极：2H₂ - 4e- = 4H⁺ ，正极：O₂ + 4H⁺ + 4e- = 2H₂O（4分）

试题分析：（1）依据题意，由2Fe³⁺ ＋ Cu ==2Fe²⁺＋Cu²⁺，可拆写为氧化反应式：Cu－2e^－ ==Cu²⁺，还原反应式：2Fe³⁺ ＋ 2e^－==2Fe²⁺ ，可得：反应Zn ＋ 2H⁺ = Zn²⁺ ＋ H₂↑拆写为两个“半反应式”，氧化反应为Zn失去2e^－生成Zn²⁺，故氧化反应式为：Zn－2e^－= Zn²⁺；
（2）如图，组成的原电池中若电极a为Zn ，则电解质溶液应为ZnSO₄ ，电极b选择材料的化学性质应比锌不活泼，可为Cu或C，则电解质溶液已为稀H₂SO₄，故电极b处的电极反应式为：2H⁺ + 2e- = H₂↑
（3）根据反应2H₂ + O₂ 2H₂O ，以稀硫酸为电解质溶液设计的燃料电池，其中负极的电极反应式为：2H₂ - 4e- = 4H⁺ ，正极的电极反应式为：O₂ + 4H⁺ + 4e- = 2H₂O；
点评：该题是中等难度的试题，也是高考中的常见考点。试题注重基础，侧重能力的训练。该题的关键是明确原电池的工作原理，然后结合同样灵活运用、分析、判断即可。