Question

氧化还原反应与电化学及金属的防护知识密切相关．请回答下列问题：
（1）依据反应：2Ag⁺（ag）+Cu═Cu²⁺（ag）+2Ag设计的原电池如图甲所示．则电解质溶液Y是

 

，X的电极反应式为

 

，盐桥中Cl^-移向

 

溶液．若将盐桥换成铜丝，则X的电极名称是

 

．
（2）利用如图乙的装置可以模拟铁的电化学防护，若Z为碳棒，为延缓铁腐蚀，K应置于

 

处，总反应的离子方程式为

 

；若Z为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为

 

．
（3）以KOH溶液为电解质溶液的甲醇燃料电池，充一次电可连续使用一个月，其总反应式为：2CH₃OH+3O₂+4KOH

放电

充电

2K₂CO₃+6H₂O，则甲醇燃料电池放电时，负极反应式为

 

，充电时，燃料电池的正极应接直流电
源的

 

极，电极反应式为

 

．

Answer 1

考点：原电池和电解池的工作原理,常见化学电源的种类及其工作原理,金属的电化学腐蚀与防护

专题：电化学专题

分析：（1）含有盐桥的原电池中，电解质溶液和对应的电极材料具有相同的金属元素，电解质必须是可溶性的，放电时，盐桥中阴离子向附近所在溶液移动；若将盐桥换成铜丝，则右边装置为原电池，左边装置为电解池，连接正极的电极为阳极；
（2）作原电池正极或电解池阴极的金属被保护；若Z为锌，开关K置于M处，该方法为牺牲阳极的阴极保护法；
（3）燃料电池中，负极上燃料失电子发生氧化反应；充电时，燃料电池的正极应该接直流电源正极，阳极上失电子发生氧化反应．

解答： 解：（1）Y为硝酸银溶液，X电极为负极，负极上电极反应式为Cu-2e^-=Cu²⁺，盐桥中氯离子向硫酸铜溶液移动；
若将盐桥换成铜丝，则右边装置为原电池，左边装置为电解池，右边装置中，铜易失电子作负极，银座正极，则X电极为阳极；
故答案为：硝酸银溶液；Cu-2e^-=Cu²⁺；硫酸铜；阳极；
（2）若Z为碳棒，为延缓铁腐蚀，铁比碳活泼，所以要采用外加电流的阴极保护法，所以为延缓铁腐蚀，K应置于N处；
负极上铁失电子生成亚铁离子，正极上氧气得电子发生还原反应，所以电池反应式为2Fe+2H₂O+O₂=2Fe（OH）₂；
若Z为锌，开关K置于M处，该方法为牺牲阳极的阴极保护法，
故答案为：N；2Fe+2H₂O+O₂=2Fe（OH）₂；牺牲阳极的阴极保护法；
（3）燃料电池中，负极上燃料失电子发生氧化反应，电极反应式为：CH₃OH-6e^-+8OH^-═CO₃^2-+6H₂O；充电时，燃料电池的正极应该接直流电源正极，阳极上失电子发生氧化反应，电极反应式为：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，故答案为：CH₃OH-6e^-+8OH^-═CO₃^2-+6H₂O；正；4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑．

点评：本题考查了原电池和电解池原理，根据各个电极上发生的反应来分析解答，难点是电极反应式的书写，要结合电解质溶液的酸碱性书写，难度中等，原电池设计是高考热点，根据原电池原理设计原电池原理．