Question

12．如圖是一類甲烷燃燒電池示意圖．
（1）B為電池的負極，電極反應為CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O；
（2）若用該燃料電池作電源，用石墨電極電解100mL 1mol/L CuSO₄ 的溶液
①寫出陽極的電極反應式：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；
②當某一電極增重0.32g時，電解液pH=0，原電池中理論上消耗CH₄ 體積在標準狀況下為560mL．

Answer 1

分析 （1）燃料電池中的燃料發(fā)生氧化反應作負極，所以B是負極，電極反應式為：CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O；
（2）①電解池的陽極發(fā)生氧化反應，是氫氧根離子放電，生成氧氣，所以電極反應式為：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；
②電解硫酸銅時，陰極上是銅離子放電，即Cu²⁺+2e^-→Cu，當該電極上有3.2g Cu生成時，轉移電子為
$\frac{3.2g}{64g/mol}$×2=0.1mol，陽極上是氫氧根放電，即4OH^-→O₂↑+2H₂O+4e^-，當轉移0.1mol電子時，則生成氧氣的體積為：$\frac{0.1mol}{4}$×22.4L/mol=0.56L=560mL，減少的氫氧根的濃度為：$\frac{0.1mol}{0.1L}$=1mol/L，所以電解后氫離子濃度為1mol/L，從而求出pH．

解答 解：（1）燃料電池中的燃料發(fā)生氧化反應作負極，所以B是負極，負極上甲烷失電子和氫氧根離子反應生成碳酸根離子和水，電極反應式為：CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O，故答案為：CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O；
（2）①電解池的陽極發(fā)生氧化反應，是氫氧根離子放電，生成氧氣，所以電極反應式為：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，故答案為：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；
②電解硫酸銅時，陰極上是銅離子放電，即Cu²⁺+2e^-→Cu，當該電極上有3.2g Cu生成時，轉移電子為
$\frac{3.2g}{64g/mol}$×2=0.1mol，陽極上是氫氧根放電，即4OH^-→O₂↑+2H₂O+4e^-，當轉移0.1mol電子時，則生成氧氣的體積為：$\frac{0.1mol}{4}$×22.4L/mol=0.56L=560mL，減少的氫氧根的濃度為：$\frac{0.1mol}{0.1L}$=1mol/L，所以電解后氫離子濃度為1mol/L，溶液的pH為0，故答案為：0；560．

點評 本題考查學生原電池和電解原理的有關知識，可以根據(jù)所學知識來回答，難度不大．