Question

6．如图所示，装置1为甲烷燃料电池（电解质溶液为KOH溶液），通过装置II实现铁棒上镀铜．
①b处电极上发生的电极反应式是O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-．
②电镀结束后，装置I中溶液的pH变小，装置II中Cu²⁺的物质的量浓度不变．填（“变大”“变小”或“不变”）
③若完全反应后，装置II中阴极质量增加12.8g，则装置I中理论上消耗甲烷1.12I．（标准状况下）．

Answer 1

分析 图Ⅰ为原电池，为甲烷燃烧电池，燃料甲烷做原电池负极反应物失电子发生氧化反应，图Ⅱ为电解池，铁棒镀铜，推断铁做电解池阴极，铜做电解池阳极；a为原电池负极，b为原电池正极；
①b处是氧气得到电子发生的电极反应；
②原电池反应是碱性溶液中进行消耗氢氧根生成水，溶液PH变小；装置Ⅱ是电镀阳极电极反应可知，铜离子浓度不变；
③依据原电池和电解池中电子守恒计算消耗甲烷的体积．

解答 解：图Ⅰ为原电池，为甲烷燃烧电池，燃料甲烷做原电池负极反应物失电子发生氧化反应，图Ⅱ为电解池，铁棒镀铜，推断铁做电解池阴极，铜做电解池阳极；a为原电池负极，b为原电池正极．
①b处是氧气得到电子发生的电极反应；电极反应为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，故答案为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
②原电池反应是碱性溶液中进行消耗氢氧根生成水，溶液PH变小；装置Ⅱ是电镀阳极电极反应可知，阳极电极反应为：Cu-2e^-=Cu²⁺，阴极电极反应为：Cu²⁺+2e^-=Cu，铜离子浓度不变，
故答案为：变小，不变；
③装置Ⅱ中阴极电极反应为Cu²⁺+2e^-=Cu，质量增加12.8g为铜物质的量为0.2mol，转移电子为0.4mol，装置I中负极电极反应为：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O理论上消耗甲烷物质的量为：0.05mol，标准状况下的体积为0.05mol×22.4L/mol=1.12L，
故答案为：1.12．

点评 本题考查了原电池和电解池原理，根据电解池中Cu、Fe电极上发生的反应确定燃料电池中正负极及电极上通入的气体，再结合转移电子相等计算，难点是电极反应式的书写，题目难度中等．