Question

如图为原电池装置示意图。

(1)将铝片和铜片用导线相连，一组插入浓硝酸中，一组插入烧碱溶液中，分别形成了原电池，在这两个原电池中，作负极的分别是________(填字母)。

A．铝片、铜片      B．铜片、铝片

C．铝片、铝片      D．铜片、铜片

写出插入烧碱溶液中形成的原电池的负极反应式：______________________________。

(2)若A为Pb，B为PbO₂，电解质为H₂SO₄溶液，工作时的总反应为Pb＋PbO₂＋2H₂SO₄===2PbSO₄＋2H₂O。写出B电极反应式：__________________________；该电池在工作时，A电极的质量将________(填“增加”“减小”或“不变”)。若该电池反应消耗了0.1 mol H₂SO₄，则转移电子的数目为________。

(3)若A、B均为铂片，电解质为KOH溶液，分别从A、B两极通入H₂和O₂，该电池即为氢氧燃料电池，写出A电极反应式：___________________________________；该电池在工作一段时间后，溶液的碱性将________(填“增强”“减弱”或“不变”)。

(4)若A、B均为铂片，电解质为H₂SO₄溶液，分别从A、B两极通入CH₄和O₂，该电池即为甲烷燃料电池，写出A电极反应式：___________________________________；若该电池反应消耗了6.4克CH₄，则转移电子的数目为________。

Answer

B Al-3e-+4OH- =AlO2-+2H2O PbO2+SO42-+4H++2e-=PbSO4+2H2O 增加 0.1NA H2+2OH--2e-=2H2O 减弱 CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+ 3.2NA

【解析】

(1)利用构成原电池的条件之一：负极与电解质溶液发生氧化还原反应进行分析；

(2)根据总反应式以及原电池工作原理，PbO2在正极上发生反应，得到电子，生成PbSO4，据此分析；

(3)燃料电池中通燃料一极为负极，通氧气或空气一极为正极，然后书写电极反应式；

(4) 燃料电池中通燃料一极为负极，通氧气或空气一极为正极，然后书写电极反应式；

(1)常温下，铝与浓硝酸发生钝化反应，Cu能与硝酸发生氧化还原反应，因此Cu作负极； Al能与NaOH溶液发生氧化还原反应，Cu不与氢氧化钠溶液反应，因此Al为负极；故选项B正确；Al与氢氧化钠溶液的反应离子方程式为 Al－3e－＋4OH－=AlO2－＋2H2O；

(2)B电极为PbO2，根据总反应，PbO2中Pb的化合价降低，根据原电池工作原理，B电极为正极，电极反应式为PbO2＋2e－＋SO42－＋4H＋=PbSO4＋2H2O；A电极为负极，电极反应式为Pb－2e－＋SO42－=PbSO4，PbSO4微溶于水，因此A电极的质量增加；根据总反应，消耗0.1mol硫酸的同时，消耗PbO2的物质的量为=0.05mol，即转移电子物质的量为0.05mol×2=0.1mol，转移电子的数目是0.1NA；

(3)A电极通入H2，即该电极为负极，电解质为KOH溶液，因此A电极反应式为H2＋2OH－－2e－=2H2O；构成氢氧燃料电池，总反应方程式为2H2＋O2=2H2O，生成的H2O稀释KOH，溶液的碱性减弱；

(4)A电极通入CH4，该电极为负极，电解质为H2SO4溶液，其电极反应式为CH4＋2H2O－8e－=CO2＋8H＋；根据A电极反应式，消耗6.4gCH4，转移电子的数目为=3.2NA。