Question

20．如圖所示，以甲醇燃料電池作為電源實(shí)現(xiàn)下列電解過程．乙池中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂+4H⁺．當(dāng)甲池中增重16g時(shí)，丙池中理論上產(chǎn)生沉淀質(zhì)量的最大值為34.8g．

Answer 1

分析 圖中甲池為原電池，通入甲醇的電極為負(fù)極，通氧氣的電極為正極，則乙池中石墨為陽(yáng)極，銀為陰極，溶液中銅離子在銀電極析出，丙中與銀連接的Pt電極為陽(yáng)極，另一個(gè)電極為陰極，電極反應(yīng)為陽(yáng)極：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，陰極為2H⁺+2e^-=H₂↑，總反應(yīng)MgCl₂+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Mg（OH）₂↓+H₂↑+Cl₂↑，甲池中發(fā)生的反應(yīng)為：2CH₃OH+3O₂+4KOH=2K₂CO₃+6H₂O，溶液中甲醇和氧氣反應(yīng)后導(dǎo)致溶液質(zhì)量增大，每反應(yīng)2mol甲醇和3mol氧氣反應(yīng)溶液質(zhì)量增加=2mol×32g/mol+3mol×32g/mol=160g，電子轉(zhuǎn)移為12mol，當(dāng)甲池中增重16g時(shí)，電子轉(zhuǎn)移1.2mol，電子守恒得到丙池中理論上產(chǎn)生沉淀為氫氧化鎂質(zhì)量．

解答 解：圖中甲池為原電池，通入甲醇的電極為負(fù)極，銅氧氣的電極為正極，則乙池中石墨為陽(yáng)極，銀為陰極，溶液中銅離子在銀電極析出，Cu²⁺+2e^-=Cu，陽(yáng)極上是氫氧根離子放電生成氧氣，所以電極反應(yīng)為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，電池反應(yīng)的離子方程式為：2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂+4H⁺，丙中與銀連接的Pt電極為陽(yáng)極，另一個(gè)電極為陰極，電極反應(yīng)為陽(yáng)極：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，陰極為2H⁺+2e^-=H₂↑，MgCl₂+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Mg（OH）₂↓+H₂↑+Cl₂↑，甲池中發(fā)生的反應(yīng)為：2CH₃OH+3O₂+4KOH=2K₂CO₃+6H₂O，溶液中甲醇和氧氣反應(yīng)后導(dǎo)致溶液質(zhì)量增大，每反應(yīng)2mol甲醇和3mol氧氣反應(yīng)溶液質(zhì)量增加=2mol×32g/mol+3mol×32g/mol=160g，電子轉(zhuǎn)移為12mol，當(dāng)甲池中增重16g時(shí)，電子轉(zhuǎn)移1.2mol，電子守恒得到丙池中理論上產(chǎn)生沉淀為氫氧化鎂，依據(jù)化學(xué)方程式，生成1mol氫氧化鎂，電子轉(zhuǎn)移2mol電子，則電子轉(zhuǎn)移1.2mol，生成沉淀氫氧化鎂0.6mol，計(jì)算得到物質(zhì)的量為質(zhì)量=0.6mol×58g/mol=34.8g，
故答案為：2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂+4H⁺；34.8．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電解池和原電池原理和計(jì)算等知識(shí)，題目難度中等，抓住轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等計(jì)算為解答關(guān)鍵，試題側(cè)重考查學(xué)生的分析能力及化學(xué)計(jì)算能力．