Question

【題目】某學生利用下圖實驗裝置探究鹽橋式原電池的工作原理，按照要求依次回答下列問題：

（1）寫出該氧化還原反應的離子方程式：_______________

（2）裝置中鹽橋中除添加瓊脂外，還要添加KCl的飽

和溶液，電池工作時，對鹽橋中的K＋、Cl－的移

動方向的表述正確的是________。

A．鹽橋中的K＋向左側燒杯移動、Cl－向右側燒杯移動

B．鹽橋中的K＋向右側燒杯移動、Cl－向左側燒杯移動

C．鹽橋中的K＋、Cl－都向左側燒杯移動

D．鹽橋中的K＋、Cl－幾乎都不移動

（3）已知該原電池裝置在反應前兩電極質量相等，一段時間后兩極質量相差12.9 g

則導線中通過的電子數目為________ (用“NA”表示)；

（4）有人以化學反應：2Zn＋O2＋4H＋=2Zn2＋＋2H2O為基礎設計一種原電池，移入人體內作為心臟起搏器的能源，它們靠人體內血液中溶有一定濃度的O2、H＋、Zn2＋進行工作，則原電池的負極材料是________，正極發生的電極反應為：__________________。

（5）用CH4和O2組合形成的質子交換膜燃料電池的結構示意圖如下：①則d電極是________（填“正極”或“負極”）C電極的反應方程式為：_____________

②若電路中轉移4 mol電子，則上述燃料電池消耗的O2在標準狀況下的體積為____L。

③電池工作一段時間后溶液的酸性_________（填“增強”“減弱”或“不變”）

Answer 1

【答案】 Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu B 0.2 NA 鋅或Zn O2+4e- +4H＋=2H2O 正極 CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋ 22.4 減弱

【解析】（1）原電池中發生的自發的氧化還原反應和Zn和硫酸銅溶液的反應，其離子方程式為Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu；

（2）左側燒杯中鋅失電子變成鋅離子，使得鋅電極附近帶正電荷，吸引陰離子向左側燒杯移動，右側燒杯中銅離子得到電子變成銅，使得銅電極附近帶負電荷，吸引陽離子向右側燒杯移動，故鹽橋中的K+向右側燒杯移動、Cl-向左側燒杯移動，
故答案為B；

（3）Zn為負極發生的電極反應為Zn-2e-=Zn2+，Cu為正極發生的電極反應為Cu2++2e- = Cu；設轉移電子的物質的量為nmol，一段時間后兩極質量相差12.9 g時，64g/mol×+65g/mol×=12.9g，解得n=0.2mol，則導線中通過的電子數目為0.2 NA ；

(4) 由反應2Zn+O2+4H+═2Zn2++2H2O可知，Zn被氧化生成Zn2+，為負極反應，正極上氧氣發生還原反應，電極方程式為O2+4e- +4H＋=2H2O；

（5）①因c是電子流出的一極，則c為負極，d為正極，甲烷具有還原性，在負極上發生氧化反應生成CO2，電極反應式為：CH4-8e-+2H2O═CO2+8H+；
②原電池中正極電極反應為2O2+8H++8e-═4H2O，當轉移4mol電子時，則生成氧氣物質的量為1.0mol，體積為1.0mol×22.4L/mol=22.4L；

③原電池工作的總電極反應式為2O2+CH4═CO2+2H2O，溶液中H+物質的量不變，但溶液中水的量增多，則電池工作一段時間后溶液的酸性減弱。