Question

一個完整的氧化還原反應方程式可以拆寫成兩個“半反應式”，一個是“氧化反應式”，一個是“還原反應式”．如2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，可拆寫為氧化反應式：Cu→Cu²⁺+2e^-，還原反應式：2Fe³⁺+2e^-→2Fe²⁺．并由此實現(xiàn)了化學能與電能的相互轉化．據(jù)此，回答下列問題：
（1）將反應Zn+2H⁺═Zn²⁺+H₂↑拆寫為兩個“半反應式”：其中，氧化反應式為：

Zn=Zn²⁺+2e^-

．
（2）由題（1）反應，設計成原電池如圖所示：若電極a為Zn，電極b可選擇材料：

銅

（只填一種）；電解質溶液甲是

ZnSO₄

；電極b處的電極反應式：

2H⁺+2e-=H₂↑

．
（3）由反應2H₂+O₂

點燃  .

2H₂O，設計出以稀硫酸為電解質溶液的燃料電池，其電極反應式為：負極

2H₂-4e-=4H⁺

，正極

O₂+4H⁺+4e-=2H₂O

．
（4）以惰性材料為電極，電解100mL pH=6的硫酸銅溶液，當電解池內溶液的pH為1時，電極上析出的銅的質量為

0.32g

（忽略電解前后溶液體積的變化）．

Answer 1

分析：（1）失電子的物質發(fā)生氧化反應；
（2）將反應Zn+2H⁺═Zn²⁺+H₂↑，若電極a為Zn，電極b為不如鋅活潑的金屬或導電的非金屬，電極和相應的電解質溶液含有相同的陽離子，正極上得電子發(fā)生還原反應；
（3）由反應2H₂+O₂

點燃  .

2H₂O，設計出以稀硫酸為電解質溶液的燃料電池，負極上燃料失電子發(fā)生氧化反應，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應；
（4）根據(jù)銅和酸的物質的量之間的關系式計算．

解答：解：（1）根據(jù)方程式知，鋅失電子發(fā)生氧化反應，所以其反應式為：Zn=Zn²⁺+2e^-，
故答案為：Zn=Zn²⁺+2e^-；
（2）反應Zn+2H⁺═Zn²⁺+H₂↑，若電極a為Zn，電極b為不如鋅活潑的金屬或導電的非金屬，如銅等，電極和相應的電解質溶液含有相同的陽離子，可以是硫酸鋅溶液，正極上氫離子得電子發(fā)生還原反應，電極反應式為：2H⁺+2e-=H₂↑，
故答案為：Cu，ZnSO₄，2H⁺+2e-=H₂↑；
（3）由反應2H₂+O₂

點燃  .

2H₂O，設計出以稀硫酸為電解質溶液的燃料電池，負極上失電子發(fā)生氧化反應，電極反應式為：2H₂-4e-=4H⁺，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應，電極反應式為：O₂+4H⁺+4e-=2H₂O，
故答案為：負極：2H₂-4e-=4H⁺，正極：O₂+4H⁺+4e-=2H₂O；
（4）設析出銅的質量是x，
電解硫酸銅溶液的方程式為：2Cu ²⁺+2H₂O

電解  .

2Cu↓+O₂↑+4H⁺，
                                       128g      4mol
                                        x        0.1mol/L×0.1L

x=

0.1mol/L×0.1L×128g

4mol

=0.32g，
答：電極上析出的銅的質量為0.32g．

點評：本題考查原電池原理和電解池原理，電極反應式的書寫是學習難點，書寫時要結合電解質溶液的酸堿性．