Question

如图所示，用甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型燃料电池做电源，对A、B 装置通电一段时间后，发现有1.6g甲醇参加反应且③电极增重（假设工作时无能量损失）．请回答下列问题：
（1）分别指出F电极、②电极的名称

 

、

 

．
（2）④电极的反应式：

 

．E电极的反应式：

 

．
（3）若A池中原混合液的体积为500mL，CuSO₄、K₂SO₄浓度均为0.1mol/L，电解过程中A池中共收集到标准状况下的气体

 

L，①、③电极析出固体物质的量之比

 

．

Answer 1

考点：化学电源新型电池

专题：电化学专题

分析：对A、B装置通电一段时间后，发现有1.6g甲醇参加反应且③电极增重，则说明③电极上银离子得电子析出银，则③是电解池阴极，所以④②是阳极，①是阴极，原电池中E是负极，F是正极，原电池负极上甲醇失电子发生氧化反应，电解池阳极上失电子发生氧化反应，阴极上得电子发生还原反应．

解答： 解：（1）对A、B装置通电一段时间后，发现有1.6g甲醇参加反应且③电极增重，则说明③电极上银离子得电子析出银，则③是电解池阴极，所以④②是阳极，①是阴极，原电池中E是负极，F是正极，故答案为：正极；阳极；  
（2）电解池中，③上银离子得电子生成银单质，④电极上银失电子生成银离子进入溶液，电极反应式为：Ag-e^-=Ag⁺，E是原电池负极，负极上甲醇失电子和氢氧根离子生成碳酸根离子和水，电极反应式为：CH₃OH+8OH^--6e^-═CO₃^2-+6H₂O，A装置中，①是阴极，该电极上先是铜离子得电子而析出，后氢离子得电子析出氢气，
故答案为：Ag-e^-=Ag⁺；CH₃OH+8OH^--6e^-═CO₃^2-+6H₂O；
（3）设1.6g甲醇反应转移电子的物质的量是x，
CH₃OH+8OH^--6e^-═CO₃^2-+6H₂O 转移电子
32g                      6mol
1.6g                      x
x=

1.6g×6mol

32g

=0.3mol
若A池中原混合液的体积为500mL，CuSO₄、K₂SO₄浓度均为0.1mol/L，则铜离子的物质的量为0.1mol/L×0.5L=0.05mol，当铜离子完全析出时，铜离子得到电子的物质的量=0.05mol×2=0.1mol＜0.3mol，所以电解混合溶液时，阴极上先析出铜后析出氢气，阳极上析出氧气，但得失电子的物质的量都是0.3mol，
设阴极上析出氢气的物质的量是y，阳极上析出氧气的物质的量是z，
则0.05mol×2+2y=4z=0.3mol，y=0.1mol，z=0.075mol，所以A池中共收集到的气体的物质的量是（0.1+0.075）mol=1.75mol，则气体体积=0.175mol×22.4L/mol=3.92L，①上铜离子得电子析出金属铜，铜离子的物质的量为0.1mol/L×0.5L=0.05mol，③上银离子得电子生成银单质，根据电子守恒，转移0.3mol电子析出金属银是0.3mol，两个电极析出固体物质的量之比为1：6，故答案为：3.92； 1：6．

点评：本题考查了原电池和电解池原理，注意（4）题中，阴极上不仅析出铜还析出氢气，根据阴极上得到电子数等于原电池中转移电子数进行计算，从而得出析出氢气的量，为易错点．