Question

7．由甲醇、氧氣和NaOH溶液構(gòu)成的新型手機電池，可使手機連續(xù)使用一個月才充一次電．
①該電池負極的電極反應式為CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O．
②若以該電池為電源，用石墨作電極電解200mL含有如下離子的溶液．

離子	Cu2+	H+	Cl-	SO42-
c/（mol•L-1）	0.5	2	2	0.5

電解一段時間后，當兩極收集到相同體積（相同條件）的氣體時（忽略溶液體積的變化及電極產(chǎn)物可能存在的溶解現(xiàn)象）．陽極上發(fā)生的電極反應為2Cl^--2e^-=Cl₂↑、4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；陰極收集到的氣體體積為（標準狀況）6.72L．

Answer 1

分析 ①甲醇燃料電池中甲醇在負極失電子發(fā)生氧化反應，在堿溶液中生成碳酸鹽；
②開始階段，陰極電極反應為：Cu²⁺+2e^-=Cu，陽極電極反應為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，電解一段時間后，當兩極收集到相同體積（相同條件）的氣體，且陽極生成氧氣，則陰極還發(fā)生反應：2H⁺+2e^-=H₂↑，陽極還發(fā)生：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，陽極生成氯氣為0.2mol，假設(shè)氧氣為xmol，則氫氣為（x+0.2）mol，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒列方程計算解答．

解答 解：①該燃料電池中，電池的正極通入氧氣，負極通入燃料甲醇，電解質(zhì)是氫氧化鈉溶液，正極O₂得到電子生成氫氧根離子：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，負極電極反應：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O，
故答案為：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O；
②溶液中n（Cu²⁺）=0.2L×0.5mol/L=0.1mol，n（H⁺）=0.2L×2mol/L=0.4mol，c（Cl^-）=0.2L×2mol/L=0.4mol，
開始階段，陰極電極反應為：Cu²⁺+2e^-=Cu，陽極電極反應為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，電解一段時間后，當兩極收集到相同體積（相同條件）的氣體，且陽極生成氧氣，則陰極還發(fā)生反應：2H⁺+2e^-=H₂↑，陽極還發(fā)生：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，陽極生成氯氣為0.2mol，假設(shè)氧氣為xmol，則氫氣為（x+0.2）mol，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，則0.1mol×2+（x+0.2）mol×2=0.2mol×2+xmol×4，解得x=0.1，故收集到的氫氣為（0.1+0.2）mol=0.3mol，在標況下的體積為0.3mol×22.4L/mol=6.72L，
故答案為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑、4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；6.72L．

點評 本題考查原電池、電解池工作原理，題目難度中等，注意電極反應式的書寫以及離子的放電順序，根據(jù)電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目相等進行計算是解題的關(guān)鍵，側(cè)重于考查學生的分析能力和計算能力．