Question

（16分）新型高效的甲醇燃料電池采用鉑為電極材料，兩電極上分別通入CH3OH和O2 ，電解質(zhì)為KOH溶液。某研究小組將兩個(gè)甲烷燃料電池串聯(lián)后作為電源，進(jìn)行飽和氯化鈉溶液電解實(shí)驗(yàn)，如圖所示。

回答下列問題：

①甲醇燃料電池正極、負(fù)極的電極反應(yīng)分別為___________________、_________________。

②閉合K開關(guān)后，a、b電極上均有氣體產(chǎn)生，其中a電極上得到的是___________________，電解氯化鈉溶液的總反應(yīng)方程式為____________________________________________。

③若每個(gè)電池甲醇用量為3.2g，且反應(yīng)完全，則理論上通過電解池的電量為__________(法拉第常數(shù)F＝9.65×104 C · mol－1列式計(jì)算)，最多能產(chǎn)生的氯氣體積為________L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。

④若用該裝置中的電解池精煉銅，在粗銅的電解過程中，粗銅板應(yīng)是圖中電極________(填“a”或“b”)；在電極b上發(fā)生的電極反應(yīng)式為____________________________________。

 

Answer 1

①3O2＋12e－＋6H2O＝12OH－ 2CH3OH－12e－＋16OH－＝2CO32－＋12H2O

②Cl2 2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑

③×6×9.65×104 C·mol－1＝5.79×104 C 6.72L ④ a Cu2＋－2e－＝Cu

【解析】

試題分析：（1）甲烷燃料電池中，通甲烷的一端為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，即3O2＋12e－＋6H2O＝12OH－；氧氣在正極通入發(fā)生還原反應(yīng)，即2CH3OH－12e－＋16OH－＝2CO32－＋12H2O。

（2）a與正極相連，所以a為陽(yáng)極，溶液中的氯離子在陽(yáng)極放電生成氯氣，所以a上生成氯氣。H+在b電極（陰極）放電生成氫氣，同時(shí)生成NaOH，電解的總反應(yīng)式 2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。

（3）3.2g甲醇的物質(zhì)的量是0.1mol，在反應(yīng)中碳元素的化合價(jià)從－2價(jià)升高到＋4價(jià)失去6個(gè)電子，則共計(jì)失去6mol電子，因此理論上通過電解池的電量為×6×9.65×104 C·mol－1＝5.79×104 C；每產(chǎn)生1mol氯氣轉(zhuǎn)移2mol電子，則共計(jì)產(chǎn)生0.3mol氯氣，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為0.3mol×22.4L/mol＝6.72L。

（4）粗銅精煉時(shí)，粗銅與電源的正極相連，作陽(yáng)極，因此粗銅板應(yīng)是圖中的a電極。電極b連接純銅，溶液中的銅離子在陰極放電，則發(fā)生的電極反應(yīng)式為Cu2＋－2e－＝Cu。

考點(diǎn)：考查電化學(xué)原理的應(yīng)用