Question

如圖所示，用甲醇和氧氣以及強(qiáng)堿做電解質(zhì)溶液的新型燃料電池做電源，對(duì)A、B裝置通電一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)有1.6g甲醇參加反應(yīng)且③電極增重（假設(shè)工作時(shí)無(wú)能量損失）．
請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）分別指出F電極、②電極的名稱______、______．
（2）④電極的反應(yīng)式：______．E電極的反應(yīng)式：______．
①電極上產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是______．
（3）若A池中原混合液的體積為500mL，CuSO₄、K₂SO₄濃度均為0.1mol/L，電解過(guò)程中A池中共收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體______L．

Answer 1

【答案】分析：對(duì)A、B裝置通電一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)有1.6g甲醇參加反應(yīng)且③電極增重，則說(shuō)明③電極上銀離子得電子析出銀，則③是電解池陰極，所以④②是陽(yáng)極，①是陰極，原電池中E是負(fù)極，F(xiàn)是正極，原電池負(fù)極上甲醇失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電解池陽(yáng)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)．
解答：解：（1）對(duì)A、B裝置通電一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)有1.6g甲醇參加反應(yīng)且③電極增重，則說(shuō)明③電極上銀離子得電子析出銀，則③是電解池陰極，所以④②是陽(yáng)極，①是陰極，原電池中E是負(fù)極，F(xiàn)是正極，故答案為：正極；陽(yáng)極；  
（2）電解池中，③上銀離子得電子生成銀單質(zhì)，④電極上銀失電子生成銀離子進(jìn)入溶液，電極反應(yīng)式為：Ag-e^-=Ag⁺，E是原電池負(fù)極，負(fù)極上甲醇失電子和氫氧根離子生成碳酸根離子和水，電極反應(yīng)式為：CH₃OH+8OH^--6e^-═CO₃^2-+6H₂O，
A裝置中，①是陰極，所以該電極上先是銅離子得電子而析出，后氫離子得電子析出氫氣，所以現(xiàn)象是：先有紅色固體析出，后有氣泡產(chǎn)生，
故答案為：Ag-e^-=Ag⁺；CH₃OH+8OH^--6e^-═CO₃^2-+6H₂O；先有紅色固體析出，后有氣泡產(chǎn)生；
（3）設(shè)1.6g甲醇反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是x，
CH₃OH+8OH^--6e^-═CO₃^2-+6H₂O 轉(zhuǎn)移電子
32g                      6mol
1.6g                      x
x==0.3mol
若A池中原混合液的體積為500mL，CuSO₄、K₂SO₄濃度均為0.1mol/L，則銅離子的物質(zhì)的量為0.1mol/L×0.5L=0.05mol，當(dāng)銅離子完全析出時(shí)，銅離子得到電子的物質(zhì)的量=0.05mol×2=0.1mol＜0.3mol，所以電解混合溶液時(shí)，陰極上先析出銅后析出氫氣，陽(yáng)極上析出氧氣，但得失電子的物質(zhì)的量都是0.3mol，
設(shè)陰極上析出氫氣的物質(zhì)的量是y，陽(yáng)極上析出氧氣的物質(zhì)的量是z，
則0.05mol×2+2y=4z=0.3mol，y=0.1mol，z=0.075mol，所以A池中共收集到的氣體的物質(zhì)的量是（0.1+0.075）mol=1.75mol，則氣體體積=0.175mol×22.4L/mol=3.92L，
故答案為：3.92．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了原電池和電解池原理，注意（4）題中，陰極上不僅析出銅還析出氫氣，根據(jù)陰極上得到電子數(shù)等于原電池中轉(zhuǎn)移電子數(shù)進(jìn)行計(jì)算，從而得出析出氫氣的量，為易錯(cuò)點(diǎn)．