Question

如圖是一個乙醇燃料電池工作時的示意圖，乙池中的兩個電極一個是石墨電極，一個是鐵電極，工作時M、N兩個電極的質(zhì)量都不減少，請回答下列問題：
（1）M電極的組成元素在周期表中的位置是

 

，電極名稱是

 

，加入乙醇的鉑電極的電極反應(yīng)式為

 

．寫出乙池中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)的離子式：

 

．
（2）在此過程中，乙池中某一電極析出金屬銀4.32g時，甲池中理論上消耗氧氣為

 

L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）；若此時乙池溶液的體積為400mL，則乙池中溶液的pH為

 

．
（3）若在常溫常壓下，1g C₂H₅OH燃燒生成CO₂和液態(tài)H₂O時放出29.71kJ熱量表示該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為

 

．
（4）甲烷也是一種很好的清潔能源．蘊藏在海底的“可燃冰”是高壓下形成的外觀像冰的甲烷水合物固體．甲烷氣體燃燒的熱化學(xué)方程式為：CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.3kJ/mol．356g“可燃冰”（若分子式為CH₄?9H₂O）釋放的甲烷氣體完全燃燒生成液態(tài)水．放出的熱量為

 

kJ．

Answer 1

考點：化學(xué)電源新型電池,有關(guān)反應(yīng)熱的計算,熱化學(xué)方程式

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,電化學(xué)專題

分析：（1）堿性乙醇電池為原電池，通入乙醇的電極是負(fù)極，通入氧氣的電極是正極，乙池有外接電源，屬于電解池，根據(jù)圖片知，N是陽極，M是陰極，工作時M、N兩個電極的質(zhì)量都不減少，則M電極是鐵，N電極是石墨，根據(jù)電解池的工作原理確定電解硝酸銀溶液時的反應(yīng)；
（2）電解硝酸銀溶液時，陰極反應(yīng)式為Ag⁺+e^-=Ag，陽極反應(yīng)式為4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，結(jié)合電子的轉(zhuǎn)移的物質(zhì)的量的判斷進(jìn)行計算；
（3）根據(jù)熱化學(xué)方程式中焓變的意義以及熱化學(xué)方程式的書寫方法來回答；
（4）356g CH₄?9H₂O可以釋放出2 mol CH₄，再根據(jù)燃燒熱的計算．

解答： 解：堿性乙醇電池為原電池，通入乙醇的電極是負(fù)極，通入氧氣的電極是正極，乙池有外接電源，屬于電解池，根據(jù)圖片知，N是陽極，M是陰極，工作時M、N兩個電極的質(zhì)量都不減少，則M電極是鐵，N電極是石墨，
（1）通過以上分析知，M是陰極，N極是陽極，N上電極反應(yīng)式為4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，乙醇電極上乙醇失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成碳酸根離子和水，電極反應(yīng)式為：C₂H₅OH-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O，電解硝酸銀的方程式為：4AgNO₃+2H₂O

通電  .

4Ag↓+O₂↑+4HNO₃，乙池中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)的離子方程式為：4Ag⁺+2H₂O

通電  .

4Ag↓+O₂↑+4H⁺，
故答案為：第四周期，第ⅤⅢ族；陰極，C₂H₅OH-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O；4Ag⁺+2H₂O

通電  .

4Ag↓+O₂↑+4H⁺；
（2）n（Ag）=

4.32g

108g/mol

=0.04mol，根據(jù)Ag⁺+e^-=Ag可知轉(zhuǎn)移電子為0.04mol，甲池中通入氧氣的一極為正極，反應(yīng)式為2O₂+8H⁺+8e^-=4H₂O，則消耗n（O₂）=

1

4

×0.04mol=0.01mol，V（O₂）=0.01mol×22.4L/mol=0.224L；乙池中某一電極析出金屬銀4.32g時，同時產(chǎn)生氫離子的物質(zhì)的量是0.04mol，則其濃度是0.1mol/L，所以溶液的pH=1，故答案為：0.224，1；
（3）1g C₂H₅OH燃燒生成CO₂和液態(tài)H₂O時放出29.71kJ熱量，則1mol乙醇燃燒放出的熱量=

29.7kJ 1g

46g/mol

=1366.7kJ，所以其熱化學(xué)反應(yīng)方程式為：C₂H₅OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+3H₂O（l）△H=-1366.7kJ/mol，
故答案為：C₂H₅OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+3H₂O（l）△H=-1366.7kJ/mol；
（4）356 g CH₄?9H₂O可以釋放出2 mol CH₄，已知甲烷的燃燒熱為890.3 kJ/mol，則890.3 kJ/mol×2 mol=1 780.6 kJ；
故答案為：1780.6．

點評：本題考查了原電池原理和電解池原理，明確原電池和電解池電極上發(fā)生反應(yīng)的類型即可分析解答本題，難度不大，注意電極反應(yīng)式的書寫與電解質(zhì)溶液的酸堿性有關(guān)．