Question

7．（1）二甲醚[CH₃OCH₃]燃料電池的工作原理如下圖一所示．
①該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為CH₃OCH₃+3H₂O-12e^-═2CO₂+12H⁺
②該電池正極的電極反應(yīng)式為O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O
（2）以上述電池為電源，通過(guò)導(dǎo)線與圖二電解池相連．
①若X、Y為石墨，a為2L 0.1mol/L KCl溶液，寫出電解總反應(yīng)的離子方程式2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑
②若X、Y分別為銅、銀，a為1L 0.2mol/L AgNO₃溶液，寫出Y電極反應(yīng)式Ag-e^-=Ag⁺ 
（3）室溫時(shí)，按上述（2）①電解一段時(shí)間后，取25mL上述電解后的溶液，滴加0.4mol/L醋酸得到圖三（不考慮能量損失和氣體溶于水，溶液體積變化忽略不計(jì)）．
①結(jié)合圖三計(jì)算，上述電解過(guò)程中消耗二甲醚的質(zhì)量為0.77g．
②若圖三的B點(diǎn)pH=7，則滴定終點(diǎn)在AB區(qū)間（填“AB”、“BC”或“CD”）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)氫離子移動(dòng)方向知，左邊電極是負(fù)極，通入燃料二甲醚，右邊電極是正極，通入氧化劑氧氣，該燃料電池中，正極上氧氣得電子和氫離子反應(yīng)生成水；
電池在放電過(guò)程中，負(fù)極上二甲醚失電子生成氫離子；
（2）①X、Y為石墨，放電時(shí)，陽(yáng)極上氫氧根離子放電、陰極上氫離子放電；
②X、Y分別為銅、銀，Y是陽(yáng)極，陽(yáng)極上銀失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；
（3）室溫時(shí)，按上述（2）①電解一段時(shí)間后，取25mL上述電解后溶液，滴加0.4mol/L醋酸得到圖三，
①根據(jù)圖知，KOH溶液的pH=13，常溫下，KOH的濃度是0.1mol/L，則n（KOH）=0.1mol/L×2L=0.2mol，根據(jù)KOH和轉(zhuǎn)移電子正極的關(guān)系式計(jì)算轉(zhuǎn)移電子，再根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒計(jì)算二甲醚的質(zhì)量；
②滴定終點(diǎn)二者恰好反應(yīng)生成CH₃COOK．

解答 解：（1）①根據(jù)氫離子移動(dòng)方向知，左邊電極是負(fù)極，通入燃料二甲醚，右邊電極是正極，通入氧化劑氧氣，該燃料電池中，正極上氧氣得電子和氫離子反應(yīng)生成水，電極反應(yīng)式為O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O；故答案為：O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O；
②電池在放電過(guò)程中，b對(duì)應(yīng)的電極上二甲醚失電子生成氫離子，即CH₃OCH₃+3H₂O-12e^-═2CO₂+12H⁺；
故答案為：CH₃OCH₃+3H₂O-12e^-═2CO₂+12H⁺；
（2）①X、Y為石墨，放電時(shí)，陽(yáng)極上氫氧根離子放電、陰極上氫離子放電，所以電池反應(yīng)式為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，故答案為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；
②X、Y分別為銅、銀，Y是陽(yáng)極，陽(yáng)極上銀失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Ag-e^-=Ag⁺，
故答案為：Ag-e^-=Ag⁺；
（3）室溫時(shí)，按上述（2）①電解一段時(shí)間后，取25mL上述電解后溶液，滴加0.4mol/L醋酸得到圖三，①根據(jù)圖知，KOH溶液的pH=13，常溫下，KOH的濃度是0.1mol/L，則n（KOH）=0.1mol/L×2L=0.2mol，根據(jù)2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑知，生成0.2mol氫氧根離子轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量0.2mol，二甲醚燃料電池的總反應(yīng)方程式是CH₃OCH₃+3O₂=2CO₂+3H₂O，二甲醚轉(zhuǎn)化為CO₂，消耗1mol二甲醚轉(zhuǎn)移電子數(shù)=2×[4-（-2）]=12mol，因此當(dāng)轉(zhuǎn)移0.2mol電子時(shí)消耗二甲醚的質(zhì)量=$\frac{0.2mol}{12}$×46g/mol=0.77g，
故答案為：0.77；
②滴定終點(diǎn)二者恰好反應(yīng)生成CH₃COOK，KOH的濃度是醋酸的一半，則恰好中和時(shí)需要酸的體積等于KOH體積的一半，醋酸鉀為強(qiáng)堿弱酸鹽，其溶液呈堿性，當(dāng)溶液的pH=7時(shí)，醋酸稍微過(guò)量，所以醋酸體積大于KOH體積的一半，所以滴定終點(diǎn)為AB段，故答案為：AB．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了原電池和電解池原理等知識(shí)點(diǎn)，這些知識(shí)點(diǎn)都是考試熱點(diǎn)，知道原電池和電解池中各個(gè)電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式，近幾年中化學(xué)電源新型電池及燃料電池考查較多要熟練掌握基本知識(shí)，靈活運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)解答問(wèn)題，題目難度中等．