Question

16．能源與材料、信息被稱為現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的三大支柱，化學(xué)與能源有著密切聯(lián)系．
（1）以甲醚（CH₃-O-CH₃）、空氣、氫氧化鉀溶液為原料，石墨為電極可構(gòu)成燃料電池．該電池的負(fù)極反應(yīng)式為CH₃OCH₃+16OH^-+12e-=2CO₃^2-+11H₂O．已知參與電極反應(yīng)的電極材料單位質(zhì)量放出電能的多少稱為該電池的比能量，關(guān)于甲醚堿性燃料電池與乙醇（CH₃CH₂OH）堿性燃料電池的下列說(shuō)法中不正確的是AB（填序號(hào)）．
A．兩種燃料所含化學(xué)建類型完全相同             
B．兩種燃料的燃燒熱相同
C．兩種燃料電池的比能量不相同                   
D．兩種燃料電池的正極反應(yīng)式相同
（2）如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置中，

丙為用碘化鉀溶液潤(rùn)濕的濾紙，m、n為夾在濾紙兩端的鉑夾；丁為直流電源，x、y為電源的兩極；G為電流計(jì)；A、B、C、D四個(gè)電極均為石墨電極．若在兩試管中充滿H₂SO₄溶液后倒立于H₂SO₄溶液的水槽中，閉合K₂，斷開(kāi)K₁．
①y為電源丁的負(fù)極．
②丙電解時(shí)反應(yīng)的離子方程式為2I^-+2H₂O $\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$I₂+H₂↑+2OH^-．
③繼續(xù)電解一段時(shí)間后，甲池中A、B極均部分被氣體包圍，此時(shí)斷開(kāi)K₂，閉合K₁，電流計(jì)G指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則B極的電極反應(yīng)式為O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O，C極的電極反應(yīng)式為4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，甲醚在負(fù)極放電，堿性條件下生成碳酸根與水，原電池反應(yīng)比直接燃燒能量轉(zhuǎn)化率高；二甲醚與乙醇的結(jié)構(gòu)不同，所以含有的共價(jià)鍵的種類不同，斷鍵時(shí)吸收的能量不同；
（2）①閉合K₂，斷開(kāi)K₁時(shí)，該甲、乙、丙為電解裝置，據(jù)電解硫酸溶液時(shí)生成氫氣和氧氣的體積可以判斷電源的正負(fù)極；
②電解KI溶液時(shí)，據(jù)離子的放電順序書(shū)寫(xiě)電解方程式；
③甲池中A、B極均部分被氣體包圍時(shí)，斷開(kāi)K₂，閉合K₁，甲為原電池乙為電解池，據(jù)此分析．

解答 解：（1）原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，甲醚在負(fù)極放電，堿性條件下生成碳酸根與水，電極反應(yīng)式為：CH₃OCH₃+16OH^--12e^-=2CO₃^2-+11H₂O，
兩種燃料所含共價(jià)鍵數(shù)目相同，但是共價(jià)鍵種類不同，所以斷鍵時(shí)所需能量不相同，所以燃燒熱不同，比能量不相同，但正極上都是氧氣反應(yīng)，電極反應(yīng)式相同，所以AB錯(cuò)誤，CD正確，
故答案為：CH₃OCH₃+16OH^-12e^-=2CO^2-₃+11H₂O；AB；
（2）①閉合K₂，斷開(kāi)K₁時(shí)，該甲、乙、丙為電解裝置，據(jù)電解硫酸溶液時(shí)生成氫氣和氧氣的體積可以判斷，A為陰極，氫離子在陰極放電生成氫氣，B為陽(yáng)極，氫氧根離子在陽(yáng)極放電生成氧氣，所以x為電源的正極，y為負(fù)極，
故答案為：負(fù)；
②電解KI溶液時(shí)，碘離子和氫離子分別在兩極放電，電解的離子方程式為：2I^-+2H₂O $\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$I₂+H₂↑+2OH^-，
故答案為：2I^-+2H₂O $\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$I₂+H₂↑+2OH^-；
③甲池中A、B極均部分被氣體包圍時(shí)，斷開(kāi)K₂，閉合K₁，甲為原電池乙為電解池，B電極是正極，氧氣在正極反應(yīng)，在酸性環(huán)境中反應(yīng)的電極反應(yīng)式為O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O，C電極為陽(yáng)極，氫氧根離子在陽(yáng)極放電生成氧氣，電極反應(yīng)式為4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，
故答案為：O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O；4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了蓋斯定律的應(yīng)用、原電池原理陽(yáng)極電極反應(yīng)式書(shū)寫(xiě)、電解原理以及電極反應(yīng)式書(shū)寫(xiě)，注意電解質(zhì)溶液中離子的放電順序，題目難度較大．