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－2e^－ ==Cu²⁺，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，氧化反應為：                          。
（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：         （只填一種）；電解質溶液甲是        ；電極b處的電極反應式：                   。
（3）由反應2H₂ + O₂ 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                       ，正極                       。

Answer 1

（1）Zn－2e^－= Zn²⁺（2分）
（2）Cu（合理給1分），ZnSO₄（1分），2H⁺ + 2e- = H₂↑（2分）.
（3）負極：2H₂ - 4e- = 4H⁺ ，正極：O₂ + 4H⁺ + 4e- = 2H₂O（4分）

試題分析：（1）依據(jù)題意，由2Fe³⁺ ＋ Cu ==2Fe²⁺＋Cu²⁺，可拆寫為氧化反應式：Cu－2e^－ ==Cu²⁺，還原反應式：2Fe³⁺ ＋ 2e^－==2Fe²⁺ ，可得：反應Zn ＋ 2H⁺ = Zn²⁺ ＋ H₂↑拆寫為兩個“半反應式”，氧化反應為Zn失去2e^－生成Zn²⁺，故氧化反應式為：Zn－2e^－= Zn²⁺；
（2）如圖，組成的原電池中若電極a為Zn ，則電解質溶液應為ZnSO₄ ，電極b選擇材料的化學性質應比鋅不活潑，可為Cu或C，則電解質溶液已為稀H₂SO₄，故電極b處的電極反應式為：2H⁺ + 2e- = H₂↑
（3）根據(jù)反應2H₂ + O₂ 2H₂O ，以稀硫酸為電解質溶液設計的燃料電池，其中負極的電極反應式為：2H₂ - 4e- = 4H⁺ ，正極的電極反應式為：O₂ + 4H⁺ + 4e- = 2H₂O；
點評：該題是中等難度的試題，也是高考中的常見考點。試題注重基礎，側重能力的訓練。該題的關鍵是明確原電池的工作原理，然后結合同樣靈活運用、分析、判斷即可。