【題目】(1)如圖所示,是原電池的裝置圖。請回答:

若C為稀H2SO4溶液,電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),B電極材料為Fe且作負極,則A電極上發(fā)生的電極反應式為______;電子的移動方向是______________;反應進行一段時間后溶液C的氫離子濃度將________(填“升高”、“降低”或“基本不變”)。

(2)下圖是一個雙液原電池裝置圖,下列說法正確的是__________

A.鹽橋中的陰離子向CuSO4溶液中移動 B.鹽橋的作用之一是平衡電荷

C.銅片作電池的負極 D.該電池比單液原電池的電流更穩(wěn)定

(3)甲醇是重要的化工原料,又可作為燃料使用,用CH3OH和O2組合形成的質(zhì)子交換膜燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖如下:

電池總反應為2CH3OH+3O2===2CO2+4H2O,則C電極是________(填“正極”或“負極”),C電極的反應方程式為_______________;若線路中轉(zhuǎn)移3 mol電子,則上述CH3OH燃料電池,消耗的CH3OH的質(zhì)量為_____g。

【答案】2H+2e===H2↑由Fe電極沿導線流向A極降低B D負極CH3OH-6e+H2O===CO2+6H16

【解析】

(1)B電極為負極,則A電極為正極,A電極上H+發(fā)生得電子的還原反應,A電極上的電極反應式為2H++2e-=H2↑。電子由負極沿導線流向正極,電子的移動方向是:由Fe電極沿導線流向A電極。負極電極反應式為Fe-2e-=Fe2+,正極電極反應式為2H++2e-=H2↑,電池總反應為Fe+2H+=Fe2++H2↑,由于H+被消耗,反應進行一段時間后溶液CH+濃度將降低。

(2)根據(jù)裝置圖,Zn片為負極,Cu片為正極。

A項,原電池中,陰離子向負極移動,鹽橋中的陰離子向ZnSO4溶液中移動,A項錯誤;

B項,負極電極反應為Zn-2e-=Zn2+,鹽橋中的陰離子向ZnSO4溶液中移動,正極電極反應式為Cu2++2e-=Cu,鹽橋中的陽離子向CuSO4溶液中移動,鹽橋的作用是形成閉合回路并平衡電荷使兩邊溶液保持電中性,B項正確;

C項,根據(jù)上述分析,銅片作電池的正極,C項錯誤;

D項,在雙液原電池中ZnCuSO4溶液不直接接觸,使用鹽橋使兩邊的溶液保持電中性,保障了電子通過導線從鋅片到銅片的不斷轉(zhuǎn)移,使Zn的溶解和Cu的析出過程得以繼續(xù)進行,形成持續(xù)穩(wěn)定的電流;在單液原電池中,ZnCuSO4溶液直接接觸,Zn可與CuSO4溶液直接發(fā)生置換反應使部分化學能轉(zhuǎn)化為熱能,CuZn片表面析出,阻礙Zn與溶液的接觸,致使向外輸出的電流強度減弱雙液原電池的電流比單液原電池的電流更穩(wěn)定,D項正確;

答案選BD。

(3)根據(jù)電子的流向(或H+的流向,電極c為負極,電極d為正極。電池總反應為2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O,電極cCH3OH發(fā)生失電子的氧化反應生成CO2,c電極的電極反應式為:CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+。根據(jù)電極反應式,負極每消耗1molCH3OH線路中轉(zhuǎn)移6mol電子,線路中轉(zhuǎn)移3mol電子負極消耗CH3OH物質(zhì)的量為0.5mol,消耗CH3OH的質(zhì)量為0.5mol×32g/mol=16g。

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