Question

據(jù)報(bào)道，摩托羅拉公司開發(fā)了一種以甲醇為原料，以KOH溶液為電解質(zhì)的用于手機(jī)的可充電的高效燃料電池，充一次電可連續(xù)使用一個(gè)月．右圖是一個(gè)電化學(xué)過程的示意圖．
已知甲池的總反應(yīng)式為：2CH₃OH+3O₂+4KOH

放電

充電

2K₂CO₃+6H₂O
請?zhí)羁眨?br />（1）充電時(shí)：①燃料電池的正極與電源

 

極相連．②陽極的電極反應(yīng)式為

 

．
（2）放電時(shí)：負(fù)極的電極反應(yīng)式為

 

．
（3）在此過程中若完全反應(yīng)，乙池中A極的質(zhì)量增加324g，則甲池中理論上消耗O₂

 

L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）．
（4）工業(yè)上用3克氫氣與二氧化碳反應(yīng)生成氣態(tài)甲醇和水蒸氣，放出24.5千焦的熱量，請寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)反應(yīng)方程式：

 

．
（5）用該電池為電源電解氯化鎂制取金屬鎂，消耗甲醇1.6g，可制得金屬鎂

 

g．

Answer 1

考點(diǎn)：原電池和電解池的工作原理

專題：電化學(xué)專題

分析：（1）充電時(shí)：①燃料電池的正極與電源正極相連；
②陽極上氫氧根離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；
（2）放電時(shí)：負(fù)極上甲醇失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成碳酸根離子和水；
（3）根據(jù)串聯(lián)電路中轉(zhuǎn)移電子相等計(jì)算消耗氧氣的量；
（4）3g氫氣的物質(zhì)的量=

3g

2g/mol

=1.5mol，3克氫氣與二氧化碳反應(yīng)生成氣態(tài)甲醇和水蒸氣，放出24.5千焦的熱量，則3mol氫氣和二氧化碳反應(yīng)生成甲醇和水蒸氣放出49.0kJ熱量；
（5）根據(jù)轉(zhuǎn)移電子相等計(jì)算生成鎂的質(zhì)量．

解答： 解：（1）充電時(shí)：①燃料電池的正極作陽極，所以應(yīng)該與電源正極相連，故答案為：正；
②陽極上氫氧根離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，故答案為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
（2）放電時(shí)：負(fù)極上甲醇失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成碳酸根離子和水，電極反應(yīng)式為CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O，
故答案為：CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O；
（3）A極上析出Ag，A極的質(zhì)量增加324g時(shí)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=

324g

108g/mol

×1=3mol，
串聯(lián)電路中轉(zhuǎn)移電子相等得消耗氧氣的體積=

3mol

4

×22.4L/mol=16.8L，
故答案為：16.8；
（4）3g氫氣的物質(zhì)的量=

3g

2g/mol

=1.5mol，3克氫氣與二氧化碳反應(yīng)生成氣態(tài)甲醇和水蒸氣，放出24.5千焦的熱量，則3mol氫氣和二氧化碳反應(yīng)生成甲醇和水蒸氣放出49.0kJ熱量，則該反應(yīng)熱化學(xué)方程式為：3H₂（g）+CO₂（g）=H₂O（g）+CH₃OH（g）△H=-49.0kJ/mol，
故答案為：3H₂（g）+CO₂（g）=H₂O（g）+CH₃OH（g）△H=-49.0kJ/mol；
（5）消耗甲醇1.6g轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=

1.6g

32gmol

×6=0.3mol，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子相等得生成鎂的質(zhì)量=

0.3mol

2

×24g/mol=3.6g，
故答案為：3.6．

點(diǎn)評：本題考查了原電池和電解池原理，涉及電極反應(yīng)式的書寫、熱化學(xué)反應(yīng)方程式、物質(zhì)的量的計(jì)算等知識點(diǎn)，這些知識點(diǎn)都是考試熱點(diǎn)，根據(jù)串聯(lián)電路中轉(zhuǎn)移電子相等進(jìn)行計(jì)算，難點(diǎn)是電極反應(yīng)式的書寫，題目難度中等．