Question

6．如圖是甲醇（CH₃OH）燃料電池工作的示意圖，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K，此時(shí)A、B兩極上產(chǎn)生的氣體體積相同．
（1）甲中負(fù)極的電極反應(yīng)式為CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O．
（2）乙中A極電極反應(yīng)式為4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，A極析出的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為2.24L．
（3）丙裝置溶液中C極的質(zhì)量變化為12.8g．若在丙裝置溶液中滴入酚酞溶液進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)，D極附近能觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：有氣泡產(chǎn)生，D極附近溶液變紅．

Answer 1

分析 （1）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)，注意電解質(zhì)溶液是堿性溶液；
（2）工作一段時(shí)間后，斷開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；
（3）C極與正極相連為陽(yáng)極，Cu在陽(yáng)極失電子生成銅離子，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒計(jì)算；D極為陰極，陰極上水得電子生成氫氣和氫氧根離子．

解答 解：（1）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；
（2）工作一段時(shí)間后，斷開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，
故答案為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；2.24L；
（3）C極與正極相連為陽(yáng)極，Cu在陽(yáng)極失電子生成銅離子，甲電池中消耗0.1mol氧氣，轉(zhuǎn)移電子為0.4mol，則丙中也轉(zhuǎn)移0.4mol電子，由Cu-2e^-=Cu²⁺可知參加反應(yīng)的Cu為0.2mol，器質(zhì)量為12.8g，即C極的質(zhì)量變化為；D極為陰極，陰極上水得電子生成氫氣和氫氧根離子，所以滴入酚酞溶液D極附近溶液變紅；
故答案為：12.8g；有氣泡產(chǎn)生，D極附近溶液變紅．

點(diǎn)評(píng) 本考查了燃料電池和電解原理的應(yīng)用，題目難度中等，側(cè)重于考查學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力和計(jì)算能力，注意把握電極的判斷、電極方程式的書寫和電子守恒在計(jì)算中的應(yīng)用．