Question

【題目】人們應用原電池原理制作了多種電池，以滿足不同的需要．以下每小題中的電池廣泛使用于日常生活、生產和科學技術等方面，請根據題中提供的信息，填寫空格．
（1）蓄電池在放電時起原電池作用，在充電時起電解池的作用．鉛蓄電池在放電時發生的電池反應式為：Pb+PbO2+2H2SO4═2PbSO4+2H2O．負極反應式為 ． 正極反應式為 ．
（2）鐵、銅、鋁是生活中使用廣泛的金屬，FeCl3溶液常用于腐蝕印刷電路銅板，其反應過程的離子方程式為 ， 若將此反應設計成原電池，則負極所用電極材料為 ， 正極反應式為 ．
（3）將鋁片和銅片用導線相連，一組插入濃硝酸中，一組插入燒堿溶液中，分別形成了原電池，在這兩個原電池中，負極分別為 ．
A．鋁片、銅片
B．銅片、鋁片
C．鋁片、鋁片
D．銅片、銅片
寫出插入燒堿溶液中形成原電池的負極反應式： ．
（4）燃料電池是一種高效、環境友好的供電裝置，如圖是甲烷燃料電池原理示意圖，回答下列問題：

①電池的負極是（填“a”或“b”），該極的電極反應式是： ．
②電池工作一段時間后電解質溶液的pH（填“增大”、“減小”或“不變”）．

Answer 1

【答案】
（1）Pb+SO42﹣﹣2e﹣=PbSO4；PbO2+SO42﹣+4H++2e﹣=PbSO4+2H2O
（2）2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+；Cu；2Fe3++2e﹣=2Fe2+
（3）B；Al+4OH﹣﹣3e﹣=AlO2﹣+2H2O
（4）a；CH4+10OH﹣﹣8e﹣=CO32﹣+7H2O；減小
【解析】（1）鉛蓄電池的電池總反應式為：Pb+PbO2+2H2SO4═2PbSO4+2H2O，依據反應的總電池反應，反應中Pb元素化合價升高的在負極失電子發生氧化反應，其電極反應為：Pb+SO42﹣﹣2e﹣=PbSO4 ， PbO2中元素化合價降低的是在正極得到電子發生還原反應生成硫酸鉛，電極反應為：PbO2+2e﹣+4H++SO42﹣=PbSO4+2H2O；所以答案為：Pb+SO42﹣﹣2e﹣=PbSO4；PbO2+SO42﹣+4H++2e﹣=PbSO4+2H2O；（2）Fe3+有強氧化性，能把金屬銅氧化成銅離子，自身被還原成Fe2+ ， 反應方程式為2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+ ， 設計成原電池時，Cu在負極上發生氧化反應，正極上三價鐵離子得電子發生還原反應，其正極上的電極反應式為2Fe3++2e﹣=2Fe2+ ， 所以答案為：2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+；Cu；2Fe3++2e﹣=2Fe2+；3）將鋁片和銅片用導線相連，一組插入濃硝酸中，鋁鈍化，所以Cu失電子作負極，一組插入燒堿溶液中，Cu與氫氧化鈉不反應，Al失電子作負極，堿性條件下，Al失電子生成偏鋁酸根離子，其電極反應為：Al+4OH﹣﹣3e﹣=AlO2﹣+2H2O；所以答案為：B；Al+4OH﹣﹣3e﹣=AlO2﹣+2H2O；（4）①堿性甲烷燃料電池中通入甲烷的一極a為原電池的負極，該極上是燃料發生失電子的氧化反應，即CH4+10OH﹣﹣8e﹣=CO32﹣+7H2O，所以答案為：a；CH4+10OH﹣﹣8e﹣=CO32﹣+7H2O；②在堿性溶液中，甲烷燃料電池的總反應式為CH4+2O2+2OH﹣=CO32﹣+3H2O，電池工作一段時間后，由于氫氧根離子被消耗，所以電解質溶液的pH會減小，所以答案為：減小．