Question

19．如圖是甲醇燃料電池工作的示意圖1，其中A、B、D均為石墨電極，C為銅電極．工作一段時(shí)間后，斷開(kāi)K，此時(shí)A、B兩極上產(chǎn)生的氣體體積相同．丙裝置溶液中金屬陽(yáng)離子的物質(zhì)的量與轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量變化關(guān)系如圖2，則下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（　�。�

• A． 負(fù)極的電極反應(yīng)式是：CH₃OH-6e^-+8OH^-═CO₃^2-+6H₂O
• B． 乙中A極析出的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為1.12 L
• C． 右圖中②線(xiàn)表示的是Fe²⁺離子的變化
• D． 反應(yīng)結(jié)束后，要使丙裝置溶液中金屬陽(yáng)離子恰好完全沉淀，需要280 mL 5.0 mol/L NaOH溶液

Answer 1

分析 A．甲是原電池，通入甲醇的電極是負(fù)極，負(fù)極上甲醇三衢道中和氫氧根離子反應(yīng)生成碳酸根離子和水；
B．工作一段時(shí)間后，斷開(kāi)K，此時(shí)A、B兩極上產(chǎn)生的氣體體積相同，分析電極反應(yīng)，B為陰極，溶液中銅離子析出，氫離子得到電子生成氫氣；A電極為陽(yáng)極，溶液中的氫氧根離子失電子生成氧氣；陽(yáng)極電極反應(yīng)和電子守恒計(jì)算得到；
C．C電極為陽(yáng)極，D電極為陰極，根據(jù)丙圖可知溶液中有三種金屬陽(yáng)離子，而根據(jù)丙的成分可知溶液中只有兩種金屬陽(yáng)離子，說(shuō)明在電解過(guò)程中還有Cu²⁺生成，因此C電極是Cu做陽(yáng)極，D電極是石墨做陰極，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量和金屬陽(yáng)離子的物質(zhì)的量的變化確定曲線(xiàn)對(duì)應(yīng)的離子；
D．結(jié)合轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量計(jì)算．

解答 解：A．甲醇燃料電池是原電池反應(yīng)，甲醇在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O，故答案為：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O，故A正確；
B．工作一段時(shí)間后，斷開(kāi)K，此時(shí)A、B兩極上產(chǎn)生的氣體體積相同，分析電極反應(yīng)，B為陰極，溶液中銅離子析出，氫離子得到電子生成氫氣，設(shè)生成氣體物質(zhì)的量為X，溶液中銅離子物質(zhì)的量為0.1mol，電極反應(yīng)為：
      Cu²⁺+2e^-=Cu，2H⁺+2e^-=H₂↑；
 0.1mol  0.2mol       2x  x
A電極為陽(yáng)極，溶液中的氫氧根離子失電子生成氧氣，電極反應(yīng)為：
4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
     4x       x
得到0.2+2x=4x
x=0.1mol
乙中A極析出的氣體是氧氣物質(zhì)的量為0.1mol，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為2.24L，故B錯(cuò)誤；
C．根據(jù)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量和金屬陽(yáng)離子的物質(zhì)的量的變化，可知，銅離子從無(wú)增多，鐵離子物質(zhì)的量減小，亞鐵離子增加，①為Fe³⁺，②為Fe²⁺，③為Cu²⁺，
故C正確；
D．依據(jù)B電子轉(zhuǎn)移的物質(zhì)的量應(yīng)該為0.4mol，生成Cu2+應(yīng)為0.2mol，橫軸，縱軸每個(gè)單位都是0.1mol，且此時(shí)溶液中銅離子0.2mol，三價(jià)鐵離子無(wú)，亞鐵離子根據(jù)圖象總量應(yīng)為0.5mol，根據(jù)電荷守恒，當(dāng)溶液中所有陽(yáng)離子完全沉淀時(shí)，所需氫氧根離子物質(zhì)的量=（0.2×2+0.5×2）mol=1.4mol，所以，V（NaOH）=1.4/5L=0.28L，故D正確；
故選B．

點(diǎn)評(píng) 本題考查原電池和電解池原理，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生分析計(jì)算能力，明確各個(gè)電極上發(fā)生的反應(yīng)是解本題關(guān)鍵，注意結(jié)合轉(zhuǎn)移電子守恒進(jìn)行計(jì)算，題目難度中等．