Question

9．化學(xué)在能源開發(fā)與利用中起到十分關(guān)鍵的作用．甲醇是一種新型的綠色能源，又是一種重要的化工原料．甲醇燃料電池能量轉(zhuǎn)化率高，具有廣闊的發(fā)展前景．現(xiàn)用甲醇燃料電池進(jìn)行如圖實驗．已知：2CH₃OH+3O₂+4OH^-═2CO₃^2-+6H₂O
（1）甲池中通入O₂電極反應(yīng)式為O₂+2H₂O+4e=4OH^-，
通入CH₃OH的電極反應(yīng)為CH₃OH-6e^-+8OH^-═CO₃^2-+6H₂O
（2）乙池A電極名稱為陽極，電極反應(yīng)式為4OH^--4e=O₂↑+2H₂O．
（3）乙池中的總電解化學(xué)方程式為4AgNO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$4Ag+O₂↑+4HNO₃，當(dāng)乙池中B（Ag）極的質(zhì)量增加5.40g時，甲池中理論上消耗O₂280mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）．
（4）丙池中盛放的是CuSO₄溶液，寫出C電極和d電極的電極反應(yīng)，c電極4OH^--4e=O₂↑+2H₂Od電極Cu²⁺+2e^-═Cu；電解后溶液pH將會減小（填增大，減小，不變），若在丙池中共收集到標(biāo)況下224ml氣體，溶液體積為200ml（電解前后溶液體積的變化忽略不計），則通電前c（CuSO₄）=0.1mol/L．

Answer 1

分析 甲池為甲醇燃料電池，甲醇為負(fù)極，反應(yīng)式為CH₃OH-6e^-+8OH^-═CO₃^2-+6H₂O，氧氣為正極，電極反應(yīng)式為O₂+2H₂O+4e=4OH^-，則與相連的乙池、丙池為電解池，并且乙池中與氧氣相連的A為陽極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，B為陰極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，丙池中與甲醇相連的d為陰極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，c為陽極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，根據(jù)電路中轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等計算，以此來解答．

解答 解：（1）甲池中通入O₂為正極，電極反應(yīng)式為O₂+2H₂O+4e=4OH^-，甲醇為負(fù)極，反應(yīng)式為CH₃OH-6e^-+8OH^-═CO₃^2-+6H₂O，故答案為：
O₂+2H₂O+4e=4OH^-；CH₃OH-6e^-+8OH^-═CO₃^2-+6H₂O；
（2）乙池與氧氣相連的A為陽極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為4OH^--4e=O₂↑+2H₂O，故答案為：4OH^--4e=O₂↑+2H₂O；
（3）乙為電解池，溶液中銀離子、氫氧根離子放電，總電解化學(xué)方程式為4AgNO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$4Ag+O₂↑+4HNO₃，又根據(jù)電路中轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等O₂～4Ag，所以n（O₂）=$\frac{5.4g}{108g/mol}$×$\frac{1}{4}$=0.0125mol，標(biāo)況下的體積為0.0125mol×22.4L/mol=0.28L=280mL，故答案為：4AgNO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$4Ag+O₂↑+4HNO₃；280；
（4）丙池中盛放的是CuSO₄溶液，則與甲醇相連的d為陰極銅離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，反應(yīng)式為：Cu²⁺+2e^-═Cu，c為陽極氫氧根離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，反應(yīng)式為：4OH^--4e=O₂↑+2H₂O；消耗氫氧根剩余氫離子，所以電解后溶液pH將會減小，若在丙池中共收集到標(biāo)況下224ml氣體，溶液體積為200ml（電解前后溶液體積的變化忽略不計），又根據(jù)電路中轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等O₂～2Cu，則通電前c（CuSO₄）=$\frac{\frac{0.224L}{22.4L/mol}×\frac{4}{2}}{0.2L}$=0.1mol/L，
故答案為：4OH^--4e=O₂↑+2H₂O；Cu²⁺+2e^-═Cu；減��；0.1mol/L．

點評 本題考查原電池和電解池，明確發(fā)生的電極反應(yīng)、離子的放電順序即可解答，注意電子守恒在計算中的應(yīng)用，題目難度中等，注重了基礎(chǔ)知識的考查．