Question

20．由甲醇、氧氣和NaOH溶液構(gòu)成的新型手機(jī)電池，可使手機(jī)連續(xù)使用一個月才充一次電．
①該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O；
②若以該電池為電源，用石墨做電極電解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(shí)間后，當(dāng)兩極收集到相同體積（相同條件）的氣體時(shí)（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(yīng)式為2Cl^--2e^-=Cl₂↑；4OH^--4e-=2H₂O+O₂↑．

Answer 1

分析 ①甲醇燃料電池甲醇在負(fù)極失電子，堿溶液中生成碳酸鹽，依據(jù)溶液中氫氧根離子配平電荷守恒；
②根據(jù)原電池原理，正極O₂得到電子生成負(fù)極O^2-；依據(jù)電解原理和溶液中離子放電順序，結(jié)合電子守恒和電極反應(yīng)計(jì)算得到．

解答 解：①燃料電池，電池的一個電極通 入空氣，另一個電極通入甲醇?xì)怏w，電解質(zhì)是氫氧化鈉溶液，根據(jù)原電池原理，正極電極反應(yīng)是O₂得到電子生成氫氧根離子^-：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，負(fù)極電極反應(yīng)：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O；
故答案為：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O；
②燃料電池，電池的一個電極通入空氣，另一個電極通入甲醇?xì)怏w，電解質(zhì)是氫氧化鈉溶液，根據(jù)原電池原理，正極電極反應(yīng)是O₂得到電子生成氫氧根離子：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，負(fù)極電極反應(yīng)：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O；電解一段時(shí)間后，當(dāng)兩極收集到相同體積（相詞條件）的氣體時(shí)（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），根據(jù)電極反應(yīng)：
陽極電極反應(yīng)為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，4OH^--4e-=2H₂O+O₂↑，
             0.4mol 0.4mol   0.2mol 4x      x
陰極電極反應(yīng)為：Cu²⁺+2e^-=Cu，
          0.1mol 0.2mol 0.1mol
2H⁺+2e^-=H₂↑；    2H⁺+2e^-=H₂↑；
0.4mol 0.4mol 0.2mol 2x   x
依據(jù)電子守恒0.4+4x=0.2+0.4+2x，x=0.1mol，陽極上收集到氧氣的物質(zhì)的量0.1mol，所以陽極上發(fā)生的反應(yīng)是2Cl^--2e^-=Cl₂↑；4OH^--4e-=2H₂O+O₂↑．
故答案為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑；4OH^--4e-=2H₂O+O₂↑．

點(diǎn)評 本題考查原電池和電解池的工作原理以及電極反應(yīng)的書寫和計(jì)算知識，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．