Question

【題目】以甲醇為燃料的新型電池，其成本大大低于以氫氣為燃料的傳統(tǒng)燃料電池，目前得到廣泛的研究，如圖是目前研究較多的一類固體氧化物燃料電池工作原理示意圖。回答下列問題：

（1）B極上的電極反應(yīng)式為___________________________。

（2）若用該燃料電池做電源，用石墨做電極電解硫酸銅溶液，則電解時陽極的反應(yīng)式為_______________________________________，當(dāng)陽極收集到11.2L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）氣體時，消耗甲醇的質(zhì)量為__________克(保留兩位有效數(shù)字)，若要使溶液復(fù)原，可向電解后的溶液中加入的物質(zhì)有 ___________。

（3）目前已開發(fā)出用電解法制取ClO2的新工藝。

①上圖示意用石墨做電極，在一定條件下電解飽和食鹽水制取ClO2。若用上述甲醇燃料電池進行電解，則電解池的電極a接甲醇燃料電池的________極（填A(yù)或B），寫出陽極產(chǎn)生ClO2的電極反應(yīng)式：__________。

②電解一段時間，當(dāng)陰極產(chǎn)生的氣體體積為112 mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況）時，停止電解。通過陽離子交換膜的陽離子的物質(zhì)的量為_________mol。

Answer 1

【答案】3O2-+CH3OH-6e-=CO2+2H2O 2H2O-4e-=4H++O210.67CuO或CuCO3A 4OH-+Cl--5e- =ClO2+2H2O0.01

【解析】

（1）由陰離子移動方向可知B為負(fù)極，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，甲醇被氧化生成二氧化碳和水，電極方程式為3O2-+CH3OH-6e-=CO2+2H2O，故答案為：3O2-+CH3OH-6e-=CO2+2H2O；（2）用惰性電解硫酸銅溶液時，陽極為水電離的OH-放電，電極反應(yīng)式為：2H2O-4e-=4H++O2，當(dāng)陽極產(chǎn)生11.2L氣體時，轉(zhuǎn)移的電子為11.2L÷22.4L/mol×4=2mol，由電子守恒可得甲醇的質(zhì)量為2mol÷6×32g/mol=10.67g，在電解硫酸銅溶液的過程中，陰極析出銅，陽極析出氧氣，若要使溶液復(fù)原，根據(jù)原子守恒可知應(yīng)向溶液中加入CuO或CuCO3，故答案為：2H2O-4e-=4H++O2、10.67、CuO或CuCO3；（3）①根據(jù)鈉離子的移動方向可知a極為電解池的陽極，與電源的正極相連接，故接A極，在陽極為氯離子放電，且生成物為ClO2，則電極反應(yīng)為：4OH-+Cl--5e- =ClO2+2H2O，故答案為：A、4OH-+Cl--5e- =ClO2+2H2O；②H＋在陰極上放電產(chǎn)生氫氣，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量n(e－)＝2n(H2)＝2×(0.112 L÷22.4 L·mol－1)＝0.01 mol，則在內(nèi)電路中移動的電荷為0.01 mol，每個Na＋帶一個單位的正電荷，則通過的Na＋為0.01 mol，故答案為：0.01。