Question

20．某化學(xué)興趣小組在實(shí)驗(yàn)室利用質(zhì)子酸甲醇燃料電池作電源，電解硫酸銅溶液．

請(qǐng)回答下列問題：
（1）通入氧氣的電極為正極（填“正極”或“負(fù)極”），通入甲醇一極的電極反應(yīng)式為CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂↑+6H⁺．
（2）b電極上的現(xiàn)象為石墨電極表面有紫紅色固體析出．
（3）假設(shè)硫酸銅溶液的體積為600mL（電解前后溶液的體積變化忽略不計(jì)），若消耗336mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況）O₂，則電解后硫酸銅溶液的pH為1．
（4）若a、b均換成銅電極，則電解一段時(shí)間后硫酸銅溶液的濃度不變（填“增大”“減小”或“不變”）．

Answer 1

分析 （1）燃料電池中，通入燃料的電極是負(fù)極，通入氧氣的電極是正極，燃料電池的負(fù)極上是燃料甲醇發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)；
（2）燃料電池的負(fù)極上是燃料發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，根據(jù)電解質(zhì)環(huán)境來回答；
（3）電解硫酸銅的總反應(yīng)為2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，據(jù)串聯(lián)電路中電子守恒來計(jì)算生成的酸的物質(zhì)的量，再計(jì)算氫離子濃度，得出pH；
（4）若a、b均換成銅電極，銅是活性電極，在陽(yáng)極失電子產(chǎn)生銅離子，陰極是銅離子得電子，進(jìn)入溶液中的銅離子與陰極消耗的銅離子恰好相等．

解答 解：（1）燃料電池中，通入燃料甲醇的電極是負(fù)極，通入氧氣的電極是正極，燃料電池的負(fù)極上是燃料甲醇發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，電解質(zhì)環(huán)境是酸性，則電極反應(yīng)為CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂↑+6H⁺，
故答案為：正極；CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂↑+6H⁺；
（2）電解池中，和電源負(fù)極相連的極b是陰極，和電源正極相連的a極是陽(yáng)極，電解硫酸銅溶液，在陰極上是銅離子得電子生成銅，該電極上有紫紅色固體析出，
故答案為：石墨電極表面有紫紅色固體析出；
（3）在燃料電池的正極上，正極反應(yīng)為O₂↑+4H⁺+4e^-=2H₂O，當(dāng)消耗336mL即0.015mol氧氣時(shí)，轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量是0.06mol，電解硫酸銅溶液是放氧生酸型，根據(jù)電解方程式2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄～4e^-可知轉(zhuǎn)移電子0.06mol時(shí)，生成硫酸物質(zhì)的量是0.03mol，氫離子物質(zhì)的量為0.06mol，
則$c（{H}^{+}）=\frac{n（{H}^{+}）}{V}$=$\frac{0.06mol}{0.6L}$=0.1mol/L，pH=1，
故答案為：1；
（4）若a、b均換成銅電極，則陽(yáng)極銅失電子生成銅離子，陰極是銅離子得電子析出銅，溶液中的銅離子濃度不變，
故答案為：不變．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了原電池和電解池的工作原理的應(yīng)用，注意把握電極名稱、電極判斷、電極反應(yīng)、電池反應(yīng)，題目難度中等，明確電子守恒在計(jì)算中的應(yīng)用是解題的關(guān)鍵．