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(lèi)固體氧化物燃料電池工作原理示意圖。回答下列問(wèn)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，當(dāng)陽(yáng)極收集到11.2L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體時(shí)，消耗甲醇的質(zhì)量為 克，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(kāi)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(jìn)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(xiě)出陽(yáng)極產(chǎn)生ClO2的電極反應(yīng)式：__________。

②電解一段時(shí)間，當(dāng)陰極產(chǎn)生的氣體體積為112 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)時(shí)，停止電解。通過(guò)陽(yáng)離子交換膜的陽(yáng)離子的物質(zhì)的量為_(kāi)________mol。

Answer 1

【答案】

（1）CH3OH－6e-+O2- =CO2+4H+

（2）10.67 CuO或CuCO3

（3）①A 2H2O+Cl-－5e-=ClO2+4H+ ②0.01

【解析】

試題分析：

（1）燃料電池中負(fù)極通燃料，發(fā)生氧化反應(yīng)，正極通氧氣，發(fā)生還原反應(yīng)。所以負(fù)極上甲醇失去電子結(jié)合氧離子形成二氧化碳和水，正極上氧氣得到電子形成氧負(fù)離子。則負(fù)極B極上的電極反應(yīng)式為CH3OH－6e-+O2- =CO2+4H+。

（2）用石墨做電極電解硫酸銅溶液時(shí)，陽(yáng)極電極反應(yīng)為：4OH－－4e－= O2 + 2H2O；當(dāng)陽(yáng)極收集到11.2L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體時(shí)，即0.5mol O2，需轉(zhuǎn)移電子2mol。1mol 甲醇反應(yīng)轉(zhuǎn)移6mol電子，則消耗甲醇的質(zhì)量為mol×32g/mol=10.67g。若要使溶液復(fù)原，可向電解后的溶液中加入CuO或CuCO3。

（3）①示意圖中Na＋從左到右，則可判斷電極a為陽(yáng)極，需接電源的正極，即接甲醇燃料電池的A極。該裝置的目的是制備ClO2，則ClO2在陽(yáng)極產(chǎn)生，電極反應(yīng)式為Cl-－5e-+2H2O=ClO2+4H+。

②水電離產(chǎn)生的H＋在陰極上放電產(chǎn)生氫氣，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量n＝2n(H2)＝2×(0.112 L÷22.4 L·mol－1)＝0.01 mol，則在內(nèi)電路中移動(dòng)的電荷為0.01 mol，每個(gè)Na＋帶一個(gè)單位的正電荷，則通過(guò)陽(yáng)離子交換膜的陽(yáng)離子Na＋為0.01 mol。