【題目】某同學(xué)設(shè)計了一個甲醇(CH3OH)燃料電池,并用該電池電解200mL一定濃度NaClCuSO4混合溶液,其裝置如圖1

125℃1.01×105Pa16g液態(tài)甲醇完全燃燒,當(dāng)恢復(fù)至原狀態(tài)時,放出362.9kJ熱量,此反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為

2)寫出甲中通入甲醇這一極的電極反應(yīng)式 。

3)鐵電極上反應(yīng)的現(xiàn)象為:先有紅色的物質(zhì)析出,后 。

石墨電極上產(chǎn)生的氣體是 。

4)理論上乙中兩極所得氣體的體積隨時間變化的關(guān)系如圖2所示(氣體體積已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積)原混合溶液中CuSO4的物質(zhì)的量濃度 mol·L-1。(假設(shè)溶液體積不變)

【答案】12CH3OH(l)3O2(g) = 2CO2(g)4H2O(l) ΔH=-1451.6KJ/mol

2CH3OH - 6e-+ 8OH- = CO32 -+ 6H2O

3有氣泡產(chǎn)生 Cl2O2

4 0.1

【解析】

試題分析:116g液態(tài)甲醇完全燃燒,即16/32 =0.5mol的甲醇對應(yīng)362.9kJ熱量,據(jù)化學(xué)方程式,放出熱量4x362.9=1451.6, 熱化學(xué)方程式為2CH3OH(l)3O2(g) = 2CO2(g)4H2O(l) ΔH=-1451.6KJ/mol

2)在燃料電池的中,負(fù)極上是燃料發(fā)生失電子的氧化反應(yīng),在堿性環(huán)境下,甲醇失電子的過程為:CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O

3石墨為陽極、鐵電極為陰極,開始Cl-在陽極放電生成氯氣,陰極Cu2+放電生成Cu,隨著電解的繼續(xù),變成電解水放出氫氣和氧氣。

4圖丙中表示陰極產(chǎn)生的氣體,表示陽極產(chǎn)生的氣體,t1前電極反應(yīng)式為:陽極2Cl--4e-=Cl2,t2點后電極反應(yīng)式為:陽極4OH--4e-=O2↑+2H2O,

由圖可知,產(chǎn)生氯氣為224mL,則由2Cl--2e-=Cl2可知,nNaCl=(0.224/22.4) ×2=0.02mol,所以cNaCl=0.02/0.2=0.1mol/L,

t2時生成氧氣為112mLnO2=0.112/22.4=0.005mol,則共轉(zhuǎn)移電子為0.02mol+0.005mol×4=0.04mol

根據(jù)電子守恒及Cu2++2e-=Cu可知,nCuSO4=0.04mol/2=0.02mol,所以cCuSO=0.02mol/0.2L=0.1mol/L,

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