Question

【題目】由甲醇、氧氣和溶液構成的新型手機電池，可使手機連續(xù)使用一個月才充一次電。

（1）寫出該電池負極電極反應式______

（2）若以該電池為電源，用石墨作電極電解含有如下離子的溶液。

離子

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物可能存在的溶解現(xiàn)象），陽極上發(fā)生的電極反應為______；陰極收集到的氣體體積為（標準狀況）______。

（3）若用該電池做電源，用石墨做電極電解硫酸銅溶液，當電路中轉移時，實際上消耗的甲醇的質量比理論上大，可能原因是______。

Answer 1

【答案】CH3OH-6e﹣+8OH-=CO32-+6H2O 2Cl--2e﹣═Cl2↑ 4OH--4e-=O2↑+2H2O (或2H2O-4e﹣=O2↑+4H+) 0.672L 電池能量轉化率達不到100%

【解析】

（1）①該燃料電池中，電池的正極通入氧氣，負極通入燃料甲醇，電解質是氫氧化鈉溶液，甲醇在負極發(fā)生氧化反應，堿性環(huán)境下生成碳酸根離子，據(jù)此寫出離子方程式；

（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，則陽極還生成氧氣，則陰極還發(fā)生反應: 2H++2e-=H2↑；陽極還發(fā)生反應: 4OH--4e-=O2↑+2H2O（或2H2O-4e﹣= O2↑+4H+）；陽極生成氯氣為0.02mol，假設氧氣為xmol，則氫氣為(x+0.02)mol，根據(jù)電子轉移守恒列方程計算解答；

（3）原電池中發(fā)生反應時，由于化學能不能100%轉化為電能。

（1）該燃料電池中，電池的正極通入氧氣，負極通入燃料甲醇，電解質是氫氧化鈉溶液，甲醇在負極發(fā)生氧化反應，堿性環(huán)境下生成碳酸根離子，該電池負極電極反應式: CH3OH-6e﹣+8OH-=CO32-+6H2O；

綜上所述，本題答案是：CH3OH-6e﹣+8OH-=CO32-+6H2O。

（2）溶液中n(Cu2+)=0.01mol，n(H+)=0.04mol, n(Cl-)=0.04mol，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，則陽極還生成氧氣，則陰極還發(fā)生反應: 2H++2e-=H2↑；陽極還發(fā)生反應: 4OH--4e-=O2↑+2H2O（或2H2O-4e﹣= O2↑+4H+）；陽極生成氯氣為0.02mol，假設氧氣為xmol，則氫氣為(x+0.02)mol，根據(jù)電子轉移守恒,則0.01×2+(x+0.02) ×2=0.02×2+4x，計算得出x=0.01；故收集到的氫氣為0.01+0.02=0.03mol，在標況下的體積為0.03mol×22.4L/mol=0.672L；

綜上所述，本題答案是：2Cl--2e﹣═Cl2↑，4OH--4e-=O2↑+2H2O（或2H2O-4e﹣= O2↑+4H+），0.672L。

（3）原電池中發(fā)生反應時，由于化學能不能100%轉化為電能，所以當電路中轉移時，實際上消耗的甲醇的質量比理論上大；

綜上所述，本題答案是：電池能量轉化率達不到100%。