Question

如圖所示，用甲醇和氧氣以及強(qiáng)堿做電解質(zhì)溶液的新型燃料電池做電源，對(duì)A、B 裝置通電一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)有1.6g甲醇參加反應(yīng)且③電極增重（假設(shè)工作時(shí)無能量損失）．請(qǐng)回答下列問題：
（1）分別指出F電極、②電極的名稱

 

、

 

．
（2）④電極的反應(yīng)式：

 

．E電極的反應(yīng)式：

 

．
（3）若A池中原混合液的體積為500mL，CuSO₄、K₂SO₄濃度均為0.1mol/L，電解過程中A池中共收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體

 

L，①、③電極析出固體物質(zhì)的量之比

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)電源新型電池

專題：電化學(xué)專題

分析：對(duì)A、B裝置通電一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)有1.6g甲醇參加反應(yīng)且③電極增重，則說明③電極上銀離子得電子析出銀，則③是電解池陰極，所以④②是陽極，①是陰極，原電池中E是負(fù)極，F(xiàn)是正極，原電池負(fù)極上甲醇失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電解池陽極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)．

解答： 解：（1）對(duì)A、B裝置通電一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)有1.6g甲醇參加反應(yīng)且③電極增重，則說明③電極上銀離子得電子析出銀，則③是電解池陰極，所以④②是陽極，①是陰極，原電池中E是負(fù)極，F(xiàn)是正極，故答案為：正極；陽極；  
（2）電解池中，③上銀離子得電子生成銀單質(zhì)，④電極上銀失電子生成銀離子進(jìn)入溶液，電極反應(yīng)式為：Ag-e^-=Ag⁺，E是原電池負(fù)極，負(fù)極上甲醇失電子和氫氧根離子生成碳酸根離子和水，電極反應(yīng)式為：CH₃OH+8OH^--6e^-═CO₃^2-+6H₂O，A裝置中，①是陰極，該電極上先是銅離子得電子而析出，后氫離子得電子析出氫氣，
故答案為：Ag-e^-=Ag⁺；CH₃OH+8OH^--6e^-═CO₃^2-+6H₂O；
（3）設(shè)1.6g甲醇反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是x，
CH₃OH+8OH^--6e^-═CO₃^2-+6H₂O 轉(zhuǎn)移電子
32g                      6mol
1.6g                      x
x=

1.6g×6mol

32g

=0.3mol
若A池中原混合液的體積為500mL，CuSO₄、K₂SO₄濃度均為0.1mol/L，則銅離子的物質(zhì)的量為0.1mol/L×0.5L=0.05mol，當(dāng)銅離子完全析出時(shí)，銅離子得到電子的物質(zhì)的量=0.05mol×2=0.1mol＜0.3mol，所以電解混合溶液時(shí)，陰極上先析出銅后析出氫氣，陽極上析出氧氣，但得失電子的物質(zhì)的量都是0.3mol，
設(shè)陰極上析出氫氣的物質(zhì)的量是y，陽極上析出氧氣的物質(zhì)的量是z，
則0.05mol×2+2y=4z=0.3mol，y=0.1mol，z=0.075mol，所以A池中共收集到的氣體的物質(zhì)的量是（0.1+0.075）mol=1.75mol，則氣體體積=0.175mol×22.4L/mol=3.92L，①上銅離子得電子析出金屬銅，銅離子的物質(zhì)的量為0.1mol/L×0.5L=0.05mol，③上銀離子得電子生成銀單質(zhì)，根據(jù)電子守恒，轉(zhuǎn)移0.3mol電子析出金屬銀是0.3mol，兩個(gè)電極析出固體物質(zhì)的量之比為1：6，故答案為：3.92； 1：6．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了原電池和電解池原理，注意（4）題中，陰極上不僅析出銅還析出氫氣，根據(jù)陰極上得到電子數(shù)等于原電池中轉(zhuǎn)移電子數(shù)進(jìn)行計(jì)算，從而得出析出氫氣的量，為易錯(cuò)點(diǎn)．