Question

下图是某化学兴趣小组探究不同条件下化学能转变为电能的装置。请回答下列问题：

（1）当电极a为Zn、电极b为Cu、电解质溶液为稀硫酸时，正极的电极反应式为:          。

（2）当电极a为Al、电极b为Mg、电解质溶液为氢氧化钠溶液时，该装置形成原电池的负极为       。

（3）燃料电池的工作原理是将燃料和氧化剂(如O₂)反应所放出的化学能直接转化为电能。现设计一燃料电池，以电极a为正极，电极b为负极，甲烷为燃料，采用氢氧化钠溶液为电解液；则甲烷应通入

     极(填a或b，下同)，电子从       极流出，电池工作时正极区域附近的pH会（填“升高”、“降低”或“不变”），当有16g甲烷参加反应时，转移电子的数目为                 。

Answer

（1）2H++2e-＝H2↑

（2）Al（或a）

（3）b b 升高 8NA

【解析】

试题分析：（1）当电极a为Zn、电极b为Cu、电解质溶液为稀硫酸时，由于锌的金属性强于铜，则锌是负极，铜是正极，溶液中的氢离子在正极放电，因此正极的电极反应式为2H++2e-＝H2↑。

（2）当电极a为Al、电极b为Mg、电解质溶液为氢氧化钠溶液时，由于铝能与氢氧化钠溶液反应而镁不能，则铝是负极，镁是正极。

（3）原电池中负极失去电子，发生氧化反应，在该燃料电池中甲烷应在负极通入，即从b电极通入。电子从负极通过导线传递到正极，即电子从d电极流出。氧气在正极通入，电极反应式为O2+4e-+2H2O＝4OH－，所以电池工作时正极区域附近的pH会升高。甲烷中碳元素的化合价是－4价，反应后转化为碳酸钠，即化合价变为+4价，因此1分子甲烷失去8个电子。16g甲烷的物质的量是16g÷16g/mol＝1mol，所以反应中转移的电子数是8NA。

【考点定位】本题主要是考查原电池的工作原理

【名师点晴】明确原电池的工作原理，能准确识别原电池装置、正负极判断以及电极反应式的书写是解答此类问题的关键。（2）是易错点，判断电极时，不能简单地依据金属的活泼性来判断，要看反应的具体情况，如：A．Al在强碱性溶液中比Mg更易失电子，Al作负极，Mg作正极；B．Fe、Al在浓HNO3中钝化后，比Cu等金属更难失电子，Cu等金属作负极，Fe、Al作正极。