Question

【题目】某同学设计了一个甲醇燃料电池，并用该电池电解200mL一定浓度的NaCl与CuSO4混合溶液，其装置如图1：
（1）写出甲中通入甲醇这一极的电极反应式 ．
（2）理论上乙中两极所得气体的体积随时间变化的关系如图2所示（已换算成标准状况下的体积），写出在t1后，石墨电极上的电极反应式，原混合溶液中NaCl的物质的量浓度为mol/L．（设溶液体积不变）
（3）当向上述甲装置中通入标况下的氧气336mL时，理论上在铁电极上可析出铜的质量为g．
（4）已知草酸H2C2O4为弱酸． ①常温下，下列事实能说明草酸是弱电解质的是 ．
A．向草酸钠溶液加酚酞，溶液变红
B．取一定量草酸溶液加水稀释至10倍，pH变化小于1
C．草酸能使酸性KMnO4溶液褪色
D．取相同pH的草酸溶液和盐酸，分别加入足量的大小、形状相同的镁条，草酸溶液反应速度快
②常温下，0.1molL﹣1的草酸溶液与pH=13的NaOH溶液等体积混合，所得溶液的pH为6，则c（HC2O4）+2c（C2O42﹣）=（用准确的数学表达式表示）

Answer 1

【答案】
（1）CH3OH﹣6e﹣+8OH﹣=CO32﹣+6H2O
（2）0.1
（3）1.28
（4）ABD；0.05+10﹣6﹣10﹣8
【解析】解：（1）在燃料电池的中，负极上是燃料发生失电子的氧化反应，在碱性环境下，甲醇失电子的过程为：CH3OH﹣6e﹣+8OH﹣=CO32﹣+6H2O， 所以答案是：CH3OH﹣6e﹣+8OH﹣=CO32﹣+6H2O；（2）石墨为阳极、铁电极为阴极，开始Cl﹣在阳极放电生成氯气，阴极Cu2+放电生成Cu，故图丙中Ⅰ表示阴极产生的气体，Ⅱ表示阳极产生的气体，t1前电极反应式为：阳极2Cl﹣﹣4e﹣=Cl2↑，t2点后电极反应式为：阳极4OH﹣﹣4e﹣=O2↑+2H2O，
由图可知，产生氯气为224mL，则由2Cl﹣﹣2e﹣=Cl2↑可知，n（NaCl）= ×2=0.02mol，所以c（NaCl）= =0.1mol/L，
通甲醇的电极是负极，所以石墨电极是阴极，该极上发生的电极反应为：4OH﹣﹣4e﹣=O2↑+2H2O，乙中石墨电极为阳极、铁电极为阴极，开始Cl﹣在阳极放电生成氯气，阴极Cu2+放电生成Cu，故图丙中Ⅰ表示阴极产生的气体，Ⅱ表示阳极产生的气体，t1前电极反应式为：阳极2Cl﹣﹣4e﹣=Cl2↑，生成氯气为224ml，物质的量为0.01mol，原溶液中氯化钠物质的量为0.02mol，氯化钠浓度为： =0.1mol/L，
所以答案是：4OH﹣﹣4e﹣=O2↑+2H2O；0.1；（3）标准状况下336mL氧气的物质的量为： =0.015mol，0.015mol氧气完全反应得到电子的物质的量为：0.015mol×4=0.06mol，由丙中t2时生成氧气为112mL，则生成氧气的物质的量为：n（O2）= =0.005mol，则共转移电子为：0.02mol+0.005mol×4=0.04mol，根据电子守恒及Cu2++2e﹣=Cu可知，n（CuSO4）= =0.02mol，
所以理论上在铁电极上可析出铜的物质的量为0.02mol，质量为：64g/mol×0.02mol=1.28g，
所以答案是：1.28；（4）①A．向草酸钠溶液加酚酞，溶液变红说明溶液显碱性，证明溶液中草酸根离子水解，证明草酸为弱酸，故A正确；
B．取一定量草酸溶液加水稀释至10倍，pH变化小于1说明溶液中存在电离平衡，证明草酸为弱酸，故B正确；
C．草酸能使酸性KMnO4溶液褪色是草酸的还原性，不能说明草酸为弱酸，故C错误；
D．取相同pH的草酸溶液和盐酸，分别加入足量的大小、形状相同的镁条，草酸溶液反应速度快说明草酸存在电离平衡，证明草酸为弱酸，故D正确；
所以答案是：ABD；②常温下，0.1molL﹣1的草酸溶液与pH=13的NaOH溶液等体积混合，所得溶液的pH为6，溶液中钠离子浓度为0.05mol/L，氢离子浓度10﹣6mol/L，氢氧根离子浓度= =10﹣8mol/L，溶液中存在电荷守恒，c（Na+）+c（H+）=c（HC2O4﹣）+2c（C2O42﹣）+c（OH﹣）则c（HC2O4﹣）+2c（C2O42﹣）=0.05+10﹣6﹣10﹣8 ，
所以答案是：0.05+10﹣6﹣10﹣8；
【考点精析】掌握弱电解质在水溶液中的电离平衡是解答本题的根本，需要知道当弱电解质分子离解成离子的速率等于结合成分子的速率时，弱电解质的电离就处于电离平衡状态；电离平衡是化学平衡的一种，同样具有化学平衡的特征．条件改变时平衡移动的规律符合勒沙特列原理．