Question

17．甲醇是一種重要燃料，在電化學(xué)領(lǐng)域有著重要的用途．
（1）一種持續(xù)供電時(shí)間長達(dá)320h的新型手機(jī)電池問世，該電池最大的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)手機(jī)供電不足時(shí)，只要在手機(jī)里注入甲醇即可，已知這種電池的總反應(yīng)：2CH₃OH+4NaOH+3O₂═2Na₂CO₃+6H₂O．該電池的負(fù)極反應(yīng)式為：CH₄O+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O．
（2）車載甲醇-空氣燃料電池的工作原理如圖1（其中箭頭表示物質(zhì)的進(jìn)入或排出）所示．
①甲為原料電池的負(fù)極（填“正極”或“負(fù)極”）；
②原電池裝置圖a，b，c，d四處對應(yīng)的物質(zhì)分別為Na₂CO₃、CH₃OH、O₂、H₂O（填化學(xué)式結(jié)構(gòu)簡式）；
③正極的電極反應(yīng)式為O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O．
（3）尿素樹脂生產(chǎn)所排放的廢水中往往含有甲醇，這種含有甲醇的廢水對環(huán)境會造成污染，在含甲醇的廢水中加入一定量的CoSO₄溶液，然后采用如圖2裝置進(jìn)行電解即可除去甲醇．其原理是電解產(chǎn)物Co²⁺將水中的甲醇氧化成CO₂．
①陽極為石墨Ⅰ（填“石墨Ⅰ”或“石墨Ⅱ”），其電極反應(yīng)式為4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；
②廢水中甲醇被氧化的離子方程式為3Co²⁺+CH₃OH+H₂O=3Co+CO₂↑+6H⁺．

Answer 1

分析 （1）燃料電池的負(fù)極上是燃料是電子的氧化反應(yīng)，根據(jù)電解質(zhì)環(huán)境書寫電極反應(yīng)式；
（2）在甲醇燃料電池中，燃料甲醇作負(fù)極，發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，氧氣作正極，發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，根據(jù)電極反應(yīng)情況確定產(chǎn)物；
（3）①電解池中，和電源的正極相連的是電解池的陽極，該電極上發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)；
②Co²⁺將甲醇氧化為二氧化碳，本身被還原為Co，電解質(zhì)環(huán)境是酸性的，根據(jù)電子守恒配平方程式即可．

解答 解：（1）醇堿性燃料電池中，負(fù)極上燃料甲醇失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，在堿性電解質(zhì)環(huán)境下，電極反應(yīng)式為：CH₄O+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O，故答案為：CH₄O+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O；
（2）甲醇燃料電池中，燃料甲醇作負(fù)極，氧氣作正極，電解質(zhì)中的陽離子移向正極，所以c口通入的物質(zhì)為氧氣，d處為水，b口通入的物質(zhì)為甲醇，a處產(chǎn)物是
碳酸鈉，甲是負(fù)極，乙是正極，
①甲為原料電池的
②c口通入的物質(zhì)為氧氣，d處為水，b口通入的物質(zhì)為甲醇，a處產(chǎn)物是碳酸鈉，故答案為：Na₂CO₃、CH₃OH、O₂、H₂O．
③該電池正極是氧氣發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O，故答案為：O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O；
（3）①電解池中，和電源的正極相連的石墨Ⅰ是電解池的陽極，該電極上發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，故答案為：石墨Ⅰ；4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；
②Co²⁺將甲醇氧化為二氧化碳，本身被還原為Co，即3Co²⁺+CH₃OH+H₂O=3Co+CO₂↑+6H⁺，故答案為：3Co²⁺+CH₃OH+H₂O=3Co+CO₂↑+6H⁺．

點(diǎn)評 本題考查學(xué)生原電池和電解池的工作原理以及電極反應(yīng)式的書寫等知識，屬于綜合知識的考查，難度中等．