Question

20．用甲醇燃料電池電解硫酸銅溶液的裝置如圖所示，其中X、Y、Z均為惰性電極．甲醇在燃料電池的X電極上產(chǎn)生質(zhì)子：CH₃OH+H₂O-e^-→CO₂+H⁺（未配平）經(jīng)質(zhì)子交換膜到達(dá)Y電極；電解一段時(shí)間后，在U型管的溶液匯總加入0.1molCu₂（OH）₂CO₃，反應(yīng)后恰好恢復(fù)為電解前的硫酸銅溶液．則下列有關(guān)說法正確的是（　�。�

• A． Y為燃料電池的正極，其電極反應(yīng)為：O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-
• B． 此電解過程中，Z電極上的反應(yīng)始終為：2H₂O-4e^-═4H⁺+O₂↑
• C． 電解過程中中銅電極不會(huì)被溶解，其原理為犧牲陽極的陰極保護(hù)法
• D． 電子沿著X→Cu→Z→Y路徑移動(dòng)，每個(gè)電極均通過0.6mole^-

Answer 1

分析 用甲醇燃料電池電解硫酸銅溶液的裝置如圖所示，左邊為燃料原電池裝置，X電極為負(fù)極，甲醇失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，反應(yīng)式為CH₃OH+H₂O-6e^-═CO₂↑+6H⁺，Y電極為正極，氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，反應(yīng)式為O₂+4H⁺+4e^-═2H₂O；右邊為電解池，與X電極相連的銅為陰極，反應(yīng)式先Cu²⁺+2e^-═Cu，后2H⁺+2e^-═H₂↑，與Y電極相連的Z為陽極，反應(yīng)式2H₂O-4e^-═4H⁺+O₂↑，結(jié)合電路中得失電子守恒分析．

解答 解：用甲醇燃料電池電解硫酸銅溶液的裝置如圖所示，左邊為燃料原電池裝置，X電極為負(fù)極，甲醇失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，反應(yīng)式為CH₃OH+H₂O-6e^-═CO₂↑+6H⁺，Y電極為正極，氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，反應(yīng)式為O₂+4H⁺+4e^-═2H₂O；右邊為電解池，與X電極相連的銅為陰極，反應(yīng)式先Cu²⁺+2e^-═Cu，后2H⁺+2e^-═H₂↑，與Y電極相連的Z為陽極，反應(yīng)式2H₂O-4e^-═4H⁺+O₂↑；
A、根據(jù)以上分析，Y電極為正極，氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，反應(yīng)式為O₂+4H⁺+4e^-═2H₂O，故A錯(cuò)誤；
B、根據(jù)以上分析，Z為陽極，反應(yīng)式2H₂O-4e^-═4H⁺+O₂↑，故B正確；
C、與X電極相連的銅為陰極，電解過程中中銅電極不會(huì)被溶解，所以其原理為有外加電源的陰極保護(hù)法，故C錯(cuò)誤；
D、電子從負(fù)極到正極，沿著X→Cu→Z→Y路徑移動(dòng)，在U型管的溶液匯總加入0.1molCu₂（OH）₂CO₃，反應(yīng)后恰好恢復(fù)為電解前的硫酸銅溶液，所以電解過程中共消耗了0.2molCuO和0.1mol水，根據(jù)電路中得失電子守恒，所以每個(gè)電極均通過0.2mol×2+0.1mol×2=0.6mole^-，故D正確；
故選BD．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較為綜合，涉及原電池和電解池原理，為高頻考點(diǎn)，注意電極上電極反應(yīng)式的書寫，抓住電路中得失電子守恒計(jì)算，難度不大．