Question

【題目】甲醇(CH3OH)是一種綠色能源。如圖所示，某同學(xué)設(shè)計(jì)一個甲醇燃料電池并探究氯堿工業(yè)原理和粗銅的精煉原理，其中乙裝置中X為陽離子交換膜．

根據(jù)要求回答相關(guān)問題：

(1)寫出負(fù)極的電極反應(yīng)式__________________________________．

(2)鐵電極為______(填“陽極”或“陰極” )，石墨電極(C)的電極反應(yīng)式為______________．

(3)若在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，有2.24L氧氣參加反應(yīng)，丙裝置中陰極析出銅的質(zhì)量為______g。假設(shè)乙裝置中溶液足量，若在標(biāo)準(zhǔn)狀況下有448mL氧氣參加反應(yīng)，則乙裝置中陽離子交換膜左側(cè)溶液質(zhì)量將增加_______g.

(4)若將乙裝置中兩電極位置互換，其他裝置不變，此時(shí)乙裝置中發(fā)生的總反應(yīng)式________________________________

Answer 1

【答案】CH3OH+8OH--6e-＝CO32-+6H2O 陰極 2Cl--2e-=Cl2↑ 12.8 1.76 Fe+2H2O Fe(OH)2 +H2↑

【解析】

（1）燃料電池中通入氧化劑氧氣的電極是正極，燃料為負(fù)極，寫出電極反應(yīng)式；

（2）鐵電極連接原電池負(fù)極而作電解池陰極，碳作陽極，電解氯化鈉飽和溶液時(shí)，陽極上氯離子放電；

（3）根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒進(jìn)行計(jì)算。

（1）燃料電池中通入氧化劑氧氣的電極是正極，正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，負(fù)極上燃料失電子和氫氧根離子發(fā)生氧化反應(yīng)生成水，電極反應(yīng)式為CH3OH+8OH--6e-＝CO32-+6H2O，
正確答案：CH3OH+8OH--6e-＝CO32-+6H2O。
（2）鐵電極連接原電池負(fù)極而作電解池陰極，碳作陽極，電解氯化鈉飽和溶液時(shí)，陽極上氯離子放電，電極反應(yīng)式為2Cl--2e-=Cl2↑，
正確答案：陰極；2Cl--2e-=Cl2↑；
（3）若在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，有2.24L氧氣參加反應(yīng)，乙裝置中鐵電極上氫離子放電生成氫氣，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒得：丙裝置中陰極上銅離子得電子生成銅單質(zhì)，析出銅的質(zhì)量m(Cu)==12.8g；

若在標(biāo)準(zhǔn)狀況下有448mL氧氣參加反應(yīng)，轉(zhuǎn)移電子為左側(cè)溶液生成氫氣，鈉離子過來，差量法進(jìn)行計(jì)算

2Na+～H2～ 2e- △m

46g 2g 2mol 44g

溶液質(zhì)量增加×0.08mol=1.76g；

正確答案：12.8 1.76。

（3）若將乙裝置中兩電極位置互換，陽極為鐵，鐵失電子；陰極氫離子得電子；電極反應(yīng)式Fe+2H2O Fe(OH)2 +H2↑；

正確答案：Fe+2H2O Fe(OH)2 +H2↑