Question

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們研制了多種甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池，以滿足不同的需求．
（1）已知CH₃OH（g）+

3

2

O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-192.9kJ/mol又知H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44kJ/mol，請(qǐng)寫出32g的CH₃OH（g）完全燃燒生成液態(tài)水的熱化學(xué)方程式

 

．
（2）如圖是某筆記本電腦用甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖．甲醇在催化劑作用下提供質(zhì)子和電子，電子經(jīng)外電路、質(zhì)子經(jīng)內(nèi)電路到達(dá)另一極與氧氣反應(yīng)，電池總反應(yīng)為：2CH₃OH+3O₂=2CO₂+4H₂O．則c電極是

 

（填“正極”或“負(fù)極”），c電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式是

 

．

（3）將上述甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池連接惰性電極電解一定濃度的硫酸銅溶液，通電一段時(shí)間后，向所得溶液中加入0.1molCu （OH）₂后恰好恢復(fù)到電解前的濃度．則電解過程中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為

 

個(gè)．
（4）若某反應(yīng)為：Cu+2H₂O=Cu（OH）₂+H₂↑，請(qǐng)判斷該反應(yīng)屬于原電池反應(yīng)還是電解池反應(yīng)，將裝置圖畫在右邊方框中．

Answer 1

考點(diǎn)：用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算,電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式,電解原理

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,電化學(xué)專題

分析：（1）32g的CH₃OH的物質(zhì)的量為1mol，結(jié)合蓋斯定律計(jì)算；
（2）原電池中電子從負(fù)極經(jīng)外電路流向正極，負(fù)極反應(yīng)氧化反應(yīng)；
（3）根據(jù)電解池的工作原理，要想讓電解后的電解質(zhì)復(fù)原，則遵循的原則是：出什么加什么，加入 Cu（OH）₂后溶液與電解前相同，則銅離子和氫氧根放電；
（4）銅和鹽酸或硫酸不反應(yīng)，和硝酸反應(yīng)不生成氫氣，所以該反應(yīng)不是自發(fā)的進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，該裝置是電解池；銅作陽(yáng)極，電解質(zhì)溶液為酸．

解答： 解：（1）已知①CH₃OH（g）+

3

2

O₂=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-192.9KJ/mol，②H₂O（l）=H₂O（g）△=44KJ/mol，
利用蓋斯定律將①-②×2可得CH₃OH（g）+

3

2

O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）
△H=（-192.9kJ/mol）-44KJ/mol×2=-280.9kJ/mol，
故答案為：CH₃OH（g）+

3

2

O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-280.9kJ/mol；
（2）原電池中電子從負(fù)極經(jīng)外電路流向正極，根據(jù)電子流向可知c電極為負(fù)極，
甲醇在負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺，
故答案為：負(fù)極；CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺；
（3）Cu（OH）₂從組成上可看成CuO?H₂O，加入0.1 mol Cu（OH）₂后恰好恢復(fù)到電解前的濃度，即電解生成了0.1 mol H₂SO₄ ，并電解了0.1 mol H₂O ，由電解的總反應(yīng)式：
2H₂O+?2CuSO₄

電解  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄ 轉(zhuǎn)移電子
                           2mol   4mol
                          0.1mol   0.2mol 
2H₂O

電解  .

2H₂↑+O₂↑ 轉(zhuǎn)移電子
2mol                  4mol
0.1mol                0.2mol
所以電解過程中共轉(zhuǎn)移電子為0.4 mol，故答案：0.4NA；
（4）銅和硫酸反應(yīng)中，該反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行，所以選擇電解池，失電子的是金屬銅，金屬Cu一定做陽(yáng)極，電解質(zhì)為硫酸，即，
故答案為：電解池；．

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查了蓋斯定律的應(yīng)用、電化學(xué)中電極方程式的書寫及其計(jì)算，關(guān)鍵要在理解燃料電池盒電解池原理的基礎(chǔ)上進(jìn)行解題，題目難度不大．