Question

某学生利用下图实验装置探究盐桥式原电池的工作原理，按照要求依次回答下列问题：

（1）写出该氧化还原反应的离子方程式：_______________

（2）装置中盐桥中除添加琼脂外，还要添加KCl的饱 

和溶液，电池工作时，对盐桥中的K^＋、Cl^－的移    

动方向的表述正确的是________。

A．盐桥中的K^＋向左侧烧杯移动、Cl^－向右侧烧杯移动

B．盐桥中的K^＋向右侧烧杯移动、Cl^－向左侧烧杯移动

C．盐桥中的K^＋、Cl^－都向左侧烧杯移动

D．盐桥中的K^＋、Cl^－几乎都不移动

（3）已知该原电池装置在反应前两电极质量相等，一段时间后两极质量相差12.9 g

则导线中通过的电子数目为________ (用“N_A”表示)；

(4) 有人以化学反应：2Zn＋O₂＋4H^＋=2Zn^2＋＋2H₂O为基础设计一种原电池，移入人

体内作为心脏起搏器的能源，它们靠人体内血液中溶有一定浓度的O₂、H^＋、Zn^2＋进行工作，则原电池的负极材料是________，正极发生的电极反应为：__________________。

（5）用CH₄和O₂组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如下：①则d电极是________（填“正极”或“负极”）C电极的反应方程式为：_____________

②若电路中转移4 mol电子，则上述燃料电池消耗的O₂在标准状况下的体积为____L。

③电池工作一段时间后溶液的酸性_________（填“增强”“减弱”或“不变”）

Answer

Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu B 0.2 NA 锌或Zn O2+4e- +4H＋=2H2O 正极 CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋ 22.4 减弱

【解析】（1）原电池中发生的自发的氧化还原反应和Zn和硫酸铜溶液的反应，其离子方程式为Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu；

（2）左侧烧杯中锌失电子变成锌离子，使得锌电极附近带正电荷，吸引阴离子向左侧烧杯移动，右侧烧杯中铜离子得到电子变成铜，使得铜电极附近带负电荷，吸引阳离子向右侧烧杯移动，故盐桥中的K+向右侧烧杯移动、Cl-向左侧烧杯移动，
故答案为B；

（3）Zn为负极发生的电极反应为Zn-2e-=Zn2+，Cu为正极发生的电极反应为Cu2++2e- = Cu；设转移电子的物质的量为nmol，一段时间后两极质量相差12.9 g时，64g/mol×+65g/mol×=12.9g，解得n=0.2mol，则导线中通过的电子数目为0.2 NA ；

(4) 由反应2Zn+O2+4H+═2Zn2++2H2O可知，Zn被氧化生成Zn2+，为负极反应，正极上氧气发生还原反应，电极方程式为O2+4e- +4H＋=2H2O；

（5）①因c是电子流出的一极，则c为负极，d为正极，甲烷具有还原性，在负极上发生氧化反应生成CO2，电极反应式为：CH4-8e-+2H2O═CO2+8H+；
②原电池中正极电极反应为2O2+8H++8e-═4H2O，当转移4mol电子时，则生成氧气物质的量为1.0mol，体积为1.0mol×22.4L/mol=22.4L；

③原电池工作的总电极反应式为2O2+CH4═CO2+2H2O，溶液中H+物质的量不变，但溶液中水的量增多，则电池工作一段时间后溶液的酸性减弱。