Question

二甲醚[CH₃OCH₃]燃料電池的工作原理如圖一所示：

①該電池正極的電極反應(yīng)式為：

 

②電池在放電過(guò)程中，b對(duì)應(yīng)的電極周?chē)�溶液的pH

 

（填“增大”、“減小”或“不變”）
（2）以上述電池為電源，通過(guò)導(dǎo)線與圖二電解池相連．
①X、Y為石墨，a為2L 0.1mol KCl溶液，寫(xiě)出電解總反應(yīng)的離子方程式：

 

②X、Y分別為銅、銀，a為1L 0.2mol/L AgNO₃溶液，寫(xiě)出Y電極反應(yīng)式：

 

（3）室溫時(shí)，按上述（2）①電解一段時(shí)間后，取25mL上述電解后溶液，滴加0.4mol/L醋酸得到圖三（不考慮能量損失和氣體溶于水，溶液體積變化忽略不計(jì)）．
①結(jié)合圖三計(jì)算，上述電解過(guò)程中消耗二甲醚的質(zhì)量為

 

．
②若圖三的B點(diǎn)pH=7，則滴定終點(diǎn)在

 

區(qū)間（填“AB”、“BC”或“CD”）．
③C點(diǎn)溶液中各離子濃度大小關(guān)系是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：原電池和電解池的工作原理

專(zhuān)題：電化學(xué)專(zhuān)題

分析：（1）①根據(jù)氫離子移動(dòng)方向知，左邊電極是負(fù)極，通入燃料二甲醚，右邊電極是正極，通入氧化劑氧氣，該燃料電池中，正極上氧氣得電子和氫離子反應(yīng)生成水；
②電池在放電過(guò)程中，b對(duì)應(yīng)的電極上二甲醚失電子生成氫離子，導(dǎo)致氫離子濃度增大；
（2）①X、Y為石墨，放電時(shí)，陽(yáng)極上氫氧根離子放電、陰極上氫離子放電；
②X、Y分別為銅、銀，Y是陽(yáng)極，陽(yáng)極上銀失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；
（3）室溫時(shí)，按上述（2）①電解一段時(shí)間后，取25mL上述電解后溶液，滴加0.4mol/L醋酸得到圖三，
①根據(jù)圖知，KOH溶液的pH=13，常溫下，KOH的濃度是0.1mol/L，則n（KOH）=0.1mol/L×2L=0.2mol，根據(jù)KOH和轉(zhuǎn)移電子正極的關(guān)系式計(jì)算轉(zhuǎn)移電子，再根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒計(jì)算二甲醚的質(zhì)量；
②滴定終點(diǎn)二者恰好反應(yīng)生成CH₃COOK；
③C點(diǎn)溶液中的溶質(zhì)是CH₃COOK和CH₃COOH，溶液呈酸性，說(shuō)明醋酸電離程度大于醋酸根離子水解程度．

解答： 解：（1）①根據(jù)氫離子移動(dòng)方向知，左邊電極是負(fù)極，通入燃料二甲醚，右邊電極是正極，通入氧化劑氧氣，該燃料電池中，正極上氧氣得電子和氫離子反應(yīng)生成水，電極反應(yīng)式為O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O，故答案為：O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O；
②電池在放電過(guò)程中，b對(duì)應(yīng)的電極上二甲醚失電子生成氫離子，導(dǎo)致氫離子濃度增大，則溶液的pH減小，
故答案為：減�。�
（2）①X、Y為石墨，放電時(shí)，陽(yáng)極上氫氧根離子放電、陰極上氫離子放電，所以電池反應(yīng)式為：2Cl^-+2H₂O

電解  .

2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，故答案為：2Cl^-+2H₂O

電解  .

2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，
②X、Y分別為銅、銀，Y是陽(yáng)極，陽(yáng)極上銀失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Ag-e^-=Ag⁺，
故答案為：Ag-e^-=Ag⁺；
（3）室溫時(shí)，按上述（2）①電解一段時(shí)間后，取25mL上述電解后溶液，滴加0.4mol/L醋酸得到圖三，
①根據(jù)圖知，KOH溶液的pH=13，常溫下，KOH的濃度是0.1mol/L，則n（KOH）=0.1mol/L×2L=0.2mol，根據(jù)2Cl^-+2H₂O

電解  .

2OH^-+H₂↑+Cl₂↑知，生成0.2mol氫氧根離子轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=

0.2mol

2

=0.2mol，二甲醚燃料電池的總反應(yīng)方程式是CH₃OCH₃+3O₂=2CO₂+3H₂O，二甲醚轉(zhuǎn)化為CO₂，消耗1mol二甲醚轉(zhuǎn)移電子數(shù)=2×[4-（-2）]=12mol，因此當(dāng)轉(zhuǎn)移0.2mol電子時(shí)消耗二甲醚的質(zhì)量=

0.2mol

12

=0.77g，
故答案為：0.77g；
②滴定終點(diǎn)二者恰好反應(yīng)生成CH₃COOK，KOH的濃度是醋酸的一半，則恰好中和時(shí)需要酸的體積等于KOH體積的一半，醋酸鉀為強(qiáng)堿弱酸鹽，其溶液呈堿性，當(dāng)溶液的pH=7時(shí)，醋酸稍微過(guò)量，所以醋酸體積大于KOH體積的一半，所以滴定終點(diǎn)為AB段，故答案為：AB；
③C點(diǎn)溶液呈酸性則c（H⁺）＞c（OH^-），結(jié)合電荷守恒c（K⁺）+c（H⁺）=c（CH₃COO^-）+c（OH^-），得到c（CH₃COO^-）＞c（K⁺），所以溶液中離子濃度大小順序是：c（CH₃COO^-）＞c（K⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-），故答案為：c（CH₃COO^-）＞c（K⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了原電池和電解池原理等知識(shí)點(diǎn)，這些知識(shí)點(diǎn)都是考試熱點(diǎn)，知道原電池和電解池中各個(gè)電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式，近幾年中化學(xué)電源新型電池及燃料電池考查較多，離子濃度大小比較常常與鹽類(lèi)水解和弱電解質(zhì)電離聯(lián)合考查，為學(xué)習(xí)難點(diǎn)，要熟練掌握基本知識(shí)，靈活運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)解答問(wèn)題，題目難度中等．