Question

如图是某化学兴趣小组探究不同条件下化学能转变为电能的装置。请回答下列问题：

（1）当电极a为Al，电极b为Cu，电解质溶液为浓硝酸时，正极的电极反应式为：__________________。

（2）当电极a为Al，电极b为Mg，电解质溶液为氢氧化钠溶液时，该电池的正极为________，负极的电极反应式为：__________________ ，当反应中收集到标准状况下448 mL气体时，消耗的电极质量为______________g。

（3）燃料电池的工作原理是将燃料和氧化剂(如O₂)反应所产生的能量直接转化为电能。现设计一燃料电池，以电极a为正极，电极b为负极，乙醇（C₂H₅OH）为燃料，采用氢氧化钠溶液为电解液，则乙醇应通入_____极(填“a”或“b”)，该电极的电极反应式为：________________________ 。

Answer

2H＋＋ NO3-+e－=== NO2↑+H2O Mg Al+ 4OH- -3 e－ == AlO2- +2H2O 0.36 b C2H5OH+16OH--12e－===2CO32-+11H2O

【解析】(1)Al、Cu、浓硝酸构成的原电池，金属Al发生钝化，为正极；金属Cu被氧化为负极，电池的总反应为Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2 +2NO2↑+2H2O，离子方程式为Cu+4H++2NO3-=Cu2+ +2NO2↑+2H2O，负极上Cu失去电子，则电池反应的离子反应为Cu-2e-= Cu2+，用总反应减去负极反应，得正极反应为2H＋＋ NO3-+e－=== NO2↑+H2O，故答案为：2H＋＋ NO3-+e－=== NO2↑+H2O；

(2)Al、Mg、NaOH溶液可构成原电池，Al为负极，Mg为正极，正极上水中的氢离子得到电子，负极上Al失去电子生成偏铝酸根离子，负极反应式为Al+ 4OH- -3 e－ == AlO2- +2H2O，标准状况下448 mL氢气的物质的量为=0.02mol，转移电子0.04mol，消耗的电极铝的质量为×27g/mol= 0.36g，故答案为：Mg； Al+ 4OH- -3 e－ == AlO2- +2H2O ；0.36；

(3)乙醇(C2H5OH)为燃料，具有还原性，通入乙醇的电解为负极，延长应通入b电极，乙醇被氧化生成碳酸根离子和水，电极反应式为C2H5OH+16OH--12e－===2CO32-+11H2O，故答案为：b；C2H5OH+16OH--12e－===2CO32-+11H2O。

点睛：本题考查原电池原理，为高频考点，把握图中装置的分析及原电池的工作原理为解答的关键，侧重电极、电极反应、转移电子的考查，注意(1)(2)中不能直接利用金属活泼性判断负极，应从氧化还原反应的角度考虑。