Question

【題目】如圖是某化學(xué)興趣小組探究不同條件下化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

(1)當(dāng)電極 a 為 Al，電極 b 為 Cu，電解質(zhì)溶液為濃硝酸時(shí)，該電池的 負(fù)極為_________(填“Al”或“Cu”)，正極的電極反應(yīng)式為___________。

(2)當(dāng)電極 a 為 Al，電極 b 為 Mg，電解質(zhì)溶液為氫氧化鈉溶液時(shí)，該 電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為_____，當(dāng)反應(yīng)中收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下 224 mL 氣體時(shí)，消耗的電極質(zhì)量為_____g。

(3)燃料電池的工作原理是將燃料和氧化劑(如 O2)反應(yīng)所產(chǎn)生的能量直接轉(zhuǎn)化為電能。現(xiàn)設(shè)計(jì)一種燃料電池，以對(duì)氣體吸附能力很強(qiáng)的 Pt 作為兩個(gè)電極，甲烷為燃料，采用氫氧化鈉溶液 為電解質(zhì)溶液，則通甲烷的電極為_____極(填“正”或“負(fù)”)，該電池正極的電極反應(yīng)式 為_____，該電池工作一段時(shí)間后，溶液中OH-的濃度將_____(填“增 大”、“減小”或“不變”)。

Answer 1

【答案】Cu 2H++NO3-+e-=NO2+H2O Al+4OH-—3e-=AlO2-+2H2O 0.18 負(fù) O2+2H2O+4e-=4OH- 減小

【解析】

（1）Al、Cu、濃硝酸構(gòu)成的原電池，Al在濃硝酸中鈍化，Cu能和濃硝酸反應(yīng)，Cu被氧化，作負(fù)極，硝酸根得電子被還原為二氧化氮；

（2）Al、Mg、NaOH溶液構(gòu)成的原電池中，Al為負(fù)極，Mg為正極，負(fù)極上Al失去電子，正極上水中的氫離子得到電子；

（3）燃料電池中，燃料通入負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極通入氧氣，發(fā)生還原反應(yīng)。

（1）Al、Cu、濃硝酸構(gòu)成的原電池，Al在濃硝酸中鈍化，Cu能和濃硝酸反應(yīng)，Cu被氧化，作負(fù)極，正極硝酸根離子得電子被還原為二氧化氮，電極反應(yīng)式為2H++NO3-+e-═NO2↑+H2O；

（2）Al可與NaOH溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)，離子反應(yīng)為2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑，則Al為負(fù)極，Mg為正極，負(fù)極上Al失去電子，電極反應(yīng)為Al+4OH--3e-═AlO2-+2H2O；當(dāng)反應(yīng)中收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下224 mL即0.01mol氣體時(shí)，消耗鋁的質(zhì)量為m

m=0.18g；

（3）燃料電池中，通入燃料的電極是負(fù)極，則通甲烷的電極為負(fù)極；正極通入氧氣，發(fā)生還原反應(yīng)，正極反應(yīng)式是O2+2H2O+4e-=4OH-；電池總反應(yīng)為CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O，反應(yīng)消耗氫氧化鈉，所以該電池工作一段時(shí)間后，溶液中 OH-的濃度將減小。