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20.某化學興趣小組在實驗室利用質子酸甲醇燃料電池作電源,電解硫酸銅溶液.

請回答下列問題:
(1)通入氧氣的電極為正極(填“正極”或“負極”),通入甲醇一極的電極反應式為CH3OH-6e-+H2O=CO2↑+6H+
(2)b電極上的現(xiàn)象為石墨電極表面有紫紅色固體析出.
(3)假設硫酸銅溶液的體積為600mL(電解前后溶液的體積變化忽略不計),若消耗336mL(標準狀況)O2,則電解后硫酸銅溶液的pH為1.
(4)若a、b均換成銅電極,則電解一段時間后硫酸銅溶液的濃度不變(填“增大”“減小”或“不變”).

分析 (1)燃料電池中,通入燃料的電極是負極,通入氧氣的電極是正極,燃料電池的負極上是燃料甲醇發(fā)生失電子的氧化反應;
(2)燃料電池的負極上是燃料發(fā)生失電子的氧化反應,根據(jù)電解質環(huán)境來回答;
(3)電解硫酸銅的總反應為2CuSO4+2H2O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O2↑+2H2SO4,據(jù)串聯(lián)電路中電子守恒來計算生成的酸的物質的量,再計算氫離子濃度,得出pH;
(4)若a、b均換成銅電極,銅是活性電極,在陽極失電子產生銅離子,陰極是銅離子得電子,進入溶液中的銅離子與陰極消耗的銅離子恰好相等.

解答 解:(1)燃料電池中,通入燃料甲醇的電極是負極,通入氧氣的電極是正極,燃料電池的負極上是燃料甲醇發(fā)生失電子的氧化反應,電解質環(huán)境是酸性,則電極反應為CH3OH-6e-+H2O=CO2↑+6H+,
故答案為:正極;CH3OH-6e-+H2O=CO2↑+6H+;
(2)電解池中,和電源負極相連的極b是陰極,和電源正極相連的a極是陽極,電解硫酸銅溶液,在陰極上是銅離子得電子生成銅,該電極上有紫紅色固體析出,
故答案為:石墨電極表面有紫紅色固體析出;
(3)在燃料電池的正極上,正極反應為O2↑+4H++4e-=2H2O,當消耗336mL即0.015mol氧氣時,轉移電子物質的量是0.06mol,電解硫酸銅溶液是放氧生酸型,根據(jù)電解方程式2CuSO4+2H2O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O2↑+2H2SO4~4e-可知轉移電子0.06mol時,生成硫酸物質的量是0.03mol,氫離子物質的量為0.06mol,
則$c({H}^{+})=\frac{n({H}^{+})}{V}$=$\frac{0.06mol}{0.6L}$=0.1mol/L,pH=1,
故答案為:1;
(4)若a、b均換成銅電極,則陽極銅失電子生成銅離子,陰極是銅離子得電子析出銅,溶液中的銅離子濃度不變,
故答案為:不變.

點評 本題考查了原電池和電解池的工作原理的應用,注意把握電極名稱、電極判斷、電極反應、電池反應,題目難度中等,明確電子守恒在計算中的應用是解題的關鍵.

練習冊系列答案
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