Question

11．I．依據(jù)2AgNO₃+Cu═Cu（NO₃）₂+2Ag 在圖1畫出符合該反應(yīng)的雙液原電池裝置圖．

II．以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池原理為C₆H₁₂O₆+6O₂═6CO₂+6H₂O  結(jié)構(gòu)如圖2所示．
（1）電極a為正極（填“正極”或“負(fù)極”），該電極反應(yīng)式6O₂+24H⁺+24e^-=12H₂O．
（2）電池內(nèi)部H⁺移向a（填“a”或“b”）．
（3）基于綠色化學(xué)理念設(shè)計(jì)的電解池可以制取Cu₂O，電解總反應(yīng)為：2Cu+H₂O通電═Cu₂O+H₂↑，若以上述微生物燃料電池作為電源，試回答下列問題：
①電極Cu為陽極（填“陽極”或“陰極”）．
②石墨電極上有無色氣體生成，該電極反應(yīng)式2H⁺+2e^-=H₂↑．
③當(dāng)有0.1mol C₆H₁₂O₆發(fā)生反應(yīng)時(shí)，生成1.2mol Cu₂O．
（4）燃料電池中，助燃劑（氧化劑）不一定是氧氣．例如，以鉑為電極，H₂-Cl₂-KOH溶液構(gòu)成燃料電池，該燃料電池負(fù)極反應(yīng)式為H₂+2OH^--2e^-=2H₂O．

Answer 1

分析 I．依據(jù)2AgNO₃+Cu═Cu（NO₃）₂+2Ag 設(shè)計(jì)雙液原電池，則Cu為負(fù)極，插在硫酸銅溶液中，Ag為正極插在硝酸銀溶液中，用鹽橋連接；
II．燃料電池中通入氧氣的一極為正極，通入燃燒的一極為負(fù)極；
（1）正極上氧氣得電子生成水；
（2）陽離子向正極移動(dòng)；
（3）電解時(shí)Cu在陽極失電子，氫離子在陰極得電子，結(jié)合串聯(lián)電路中電子守恒計(jì)算；
（4）堿性條件下，氫氣失電子生成水．

解答 解：I．依據(jù)2AgNO₃+Cu═Cu（NO₃）₂+2Ag 設(shè)計(jì)雙液原電池，則Cu為負(fù)極，插在硫酸銅溶液中，Ag為正極插在硝酸銀溶液中，用鹽橋連接，則原電池裝置圖為：；
故答案為：；
II．燃料電池中通入氧氣的一極為正極，通入燃燒的一極為負(fù)極；
（1）a電極通入氧氣，所以a為正極，正極上氧氣得電子生成水，其電極方程式為：6O₂+24H⁺+24e^-=12H₂O；
故答案為：正極；6O₂+24H⁺+24e^-=12H₂O；
（2）陽離子向正極移動(dòng)，a為正極，則電池內(nèi)部H⁺移向a極移動(dòng)；
故答案為：a；
（3）已知電解總反應(yīng)為：2Cu+H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Cu₂O+H₂↑，電解時(shí)Cu在陽極失電子，氫離子在陰極得電子；
①電解時(shí)Cu失電子為陽極；
故答案為：陽極；
②石墨電極上有無色氣體生成，該電極上為氫離子得電子生成氫氣的反應(yīng)，其電極反應(yīng)式2H⁺+2e^-=H₂↑；
故答案為：2H⁺+2e^-=H₂↑；
③由C₆H₁₂O₆～6O₂～24e^-～12Cu₂O可知，當(dāng)有0.1mol C₆H₁₂O₆發(fā)生反應(yīng)時(shí)，轉(zhuǎn)移電子為2.4mol，生成1.2mol Cu₂O；
故答案為：1.2；
（4）堿性條件下，氫氣失電子生成水，其負(fù)極反應(yīng)式為H₂+2OH^--2e^-=2H₂O；
故答案為：H₂+2OH^--2e^-=2H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了原電池的設(shè)計(jì)、電化學(xué)電極反應(yīng)式的書寫、電解的計(jì)算等知識(shí)，明確發(fā)生的電解反應(yīng)及反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)即可解答，注意把握原電池原理和電解池原理是解答本題的關(guān)鍵，題目難度中等．