Question

【題目】某同學(xué)設(shè)計(jì)了一組電化學(xué)裝置如圖所示，其中乙裝置中 X 為陽(yáng)離子交換膜，甲醇（CH3OH）具有可燃性。

根據(jù)要求回答相關(guān)問(wèn)題：

（1）寫(xiě)出裝置甲中負(fù)極的電極反應(yīng)式：________。

（2）裝置乙中石墨電極（C）的電極反應(yīng)式為：_________。

（3）當(dāng)裝置甲中消耗 0.05molO2 時(shí)，丙裝置中陽(yáng)極產(chǎn)生氣體的體積 ____________L（標(biāo)況下）；

（4）若按（3）數(shù)據(jù)，裝置乙中溶液的 pH 為_____________（溶液體積為 200mL 不變）。要使乙中溶液恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)，需要加入的物質(zhì)是__________，對(duì)應(yīng)用量為___________mol.

Answer 1

【答案】CH3OH6e+8OH═CO32+6H2O 2Cl2e=Cl2↑ 1.68 14 HCl 0.2

【解析】

（1）燃料電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置，屬于原電池，投放燃料的電極是負(fù)極，投放氧化劑的電極是正極，所以通入氧氣的電極是正極，負(fù)極上甲醚失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成碳酸根離子和水，電極反應(yīng)為：CH3OH6e+8OH═CO32+6H2O，正極發(fā)生還原反應(yīng)，電極方程式為O2+2H2O+4e═4OH；

故答案為：CH3OH6e+8OH═CO32+6H2O；

（2）乙池有外接電源屬于電解池,鐵電極連接原電池的負(fù)極,所以是陰極,則石墨電極是陽(yáng)極,陽(yáng)極上氯離子放電生成氯氣,電極反應(yīng)式為：2Cl2e═Cl2↑；

故答案為： 2Cl2e=Cl2↑；

（3）當(dāng)裝置甲中消耗0.05molO2時(shí)，由電極方程式O2+2H2O+4e═4OH可知轉(zhuǎn)移0.2mol電子，裝置丙中陽(yáng)極電極反應(yīng)為：2Cl2e=Cl2↑，4OH4e=2H2O+O2↑，氯化銅物質(zhì)的量n=0.1L×0.5mol/L=0.05mol，n（Cl）=0.1mol，生成氯氣電子轉(zhuǎn)移0.1mol，生成氯氣物質(zhì)的量0.05mol，則氫氧根離子電解反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移0.1mol，生成氧氣0.025mol，生成氣體物質(zhì)的量=0.05mol+0.025mol=0.075mol，標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體體積=0.075mol×22.4L/mol=1.68L；

故答案為：1.68；

（4）裝置乙中陰極發(fā)生2H2O+2e=H2+2OH，可知生成0.2molOH，溶液體積為200mL，則c（OH）=1mol/L，則pH=14。

若復(fù)原至原狀態(tài)，需HCl氣體0.2mol；

故答案為：14；HCl； 0.2。