Question

（7分）理论上讲，任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。

（1）将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度同体积的稀硫酸中一段时间，则甲、乙两种装置中属于原电池的是   ，甲装置中铜片上的现象是                                  。

（2）利用反应“ Fe ＋ 2 Fe³⁺ ＝3 Fe²⁺ ”可以设计一个化学电池，若正极材料用石墨碳棒，则该电池的负极材料是          ，电解质溶液是                   。

（3）据报道，最近摩托罗拉公司研制了一种由CH₃OH和O₂以及强碱作电解质溶液的新型手机电池，电量可达现用镍氢电池或锂电池的10倍。已知该电池的总反应为：2CH₃OH＋3O₂＋4OH^－=2CO₃^2-＋6H₂O，则该燃料电池的正极上的电极反应式为                       ，当外电路通过1.2mole^－时，理论上消耗CH₃OH        g。

 

Answer 1

（1）甲(1分)     铜片表面产生无色气泡(1分)

（2）铁片(1分)   FeCl₃溶液等(1分)

（3）O₂ +4e^- +2H₂O =4OH^-(2分)    6.4g (1分)

解析:（1）比较甲图、乙图：

相同点：都发生了同一个反应，Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑

不同点：甲构成原电池，乙中铜片无变化；

甲图：（-）锌片：Zn-2e^-=Zn²⁺  （+）铜片：2H⁺+2e^-=H₂↑

所以铜片上的现象是：产生无色气泡；

（2）分析氧化还原反应“ Fe ＋ 2 Fe³⁺ ＝3 Fe²⁺ ”：单质铁由0价升高到+2价，被氧化，失电子，故为负极反应；Fe³⁺中铁由+3价降低到+2价，被还原，得电子，故为正极反应；所以该电池的负极材料是铁片，溶液提供Fe³⁺，则溶液可以是氯化铁、硫酸铁、硝酸铁等溶液；

（3）分析总反应中的得失电子情况，得：是氧气中0价氧得电子变为-2价，又是用强碱作电解质溶液，则正极反应式为：O₂ +4e^- +2H₂O =4OH^-；

2CH₃OH＋3O₂＋4OH^－=2CO₃^2-＋6H₂O —— 12e^-

    64g                                12mol

m(CH₃OH)                           1.2mol

所以，m(CH₃OH)=6.4g