Question

【題目】(1)科研人員設想用如圖所示裝置生產硫酸。

①上述生產硫酸的總反應方程式為_____，b是_____極(填“正”或“負”)，a電極反應式為_______，生產過程中H+向_____(填a或b)電極區域運動。

②該小組同學反思原電池的原理，其中觀點正確的是_____(填字母)。

A.原電池反應的過程中可能沒有電子發生轉移

B.原申池裝置需要2個活潑性不同的金屬電極

C.電極一定不能參加反應

D.氧化反應和還原反應可以拆開在兩極發生

(2)若需將反應：Cu+2Fe3+＝Cu2++2Fe2+設計成原電池裝置，則負極材料為_____，電解質溶液為_____。

(3)CO與H2反應還可制備CH3OH，CH3OH可作為燃料使用，用CH3OH和O2組合形成的質子交換膜(只允許H+通過)燃料電池的結構示意圖如圖：電池總反應為2CH3OH+3O2＝2CO2+4H2O，c電極為_____極(填“正”或“負”)，c電極反應方程式為_________。

Answer 1

【答案】2SO2+O2+2H2O＝2H2SO4 正 SO2－2e－+2H2O＝4H++SO42－ b D Cu FeCl3溶液 負 CH3OH－6e－+H2O＝CO2+6H+

【解析】

（1）①根據圖示可知：二氧化硫、氧氣和水反應生成硫酸，反應方程式為：2SO2+O2+2H2O＝2H2SO4，該原電池中，二氧化硫失電子發生氧化反應生成硫酸，所以通入SO2的電極是負極，通入氧氣的電極是正極，所以a是負極，b是正極，負極上二氧化硫失電子發生氧化反應，電極反應式為：SO2－2e－+2H2O＝4H++SO42－，溶液中陽離子向正極移動，所以H+向正極b電極區域運動，故答案為：2SO2+O2+2H2O＝2H2SO4，正，SO2－2e－+2H2O＝4H++SO42－，b。

②A.原電池是將化學能轉化為電能的裝置，原電池要有自發進行的氧化還原反應發生，所以原電池反應的過程中一定有電子的轉移，故A錯誤；

B.原申池裝置需要2個活潑性不同的電極，可以是金屬電極，也可以是能導電的非金屬電極如石墨電極，故B錯誤；

C.活潑金屬作負極失電子發生氧化反應，正極上得電子發生還原反應，一般負極溶解，正極質量增加或析出氣體，所以電極可以參加反應，故C錯誤；

D.氧化反應在負極發生，還原反應在正極發生，氧化反應和還原反應可以拆開在兩極發生，故D正確。

故答案為：D。

（2）根據反應Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+可知銅失去電子，作負極，鐵離子得到電子，因此電解質溶液中必須含有鐵離子，所以若設計成原電池裝置，則負極材料為銅，正極材料為石墨，電解質溶液可以是氯化鐵溶液，故答案為：Cu，FeCl3溶液。

（3）甲醇具有還原性，在負極上發生氧化反應生成CO2，電極反應式為：CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+，因c為負極，d為正極，故答案為：負，CH3OH－6e－+H2O＝CO2+6H+。