Question

某同学设计了如图1一个以结构简式是BA₃-CA的物质为燃料的电池，并用该电池电解200mL一定浓度的NaCl与CuSO₄的混合溶液，其装置如图：

①写出ⅰ中通入该物质这一极的电极反应式

 

．
②理论上ⅱ中两极所得气体的体积随时间变化的关系坐标如图2所示（气体体积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

 

；在t₂时所得溶液的pH约为

 

．

Answer 1

考点：原电池和电解池的工作原理

专题：电化学专题

分析：①结构简式是BA₃-CA的物质为CH₃OH，在碱性环境中生成碳酸根离子和水；
②Fe为阴极，石墨为阳极，开始阳极生成的气体为氯气，阴极为铜离子放电生成Cu，氯离子放电完毕，水放电生成氧气，当溶液中铜离子放电完毕，实质为电解水，阴极是氢离子放电生成氢气，在0～t₁阶段为电解氯化铜溶液，在t₁～t₂阶段为电解硫酸铜溶液，据此分析．

解答： 解：某同学设计以CH₃OH物质为燃料的电池，并用该电池电解200mL一定浓度NaCl与CuSO₄混合溶液，
①ⅰ中通入甲醇一极为负极，碱性条件下生成碳酸根与水，电极反应式为：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O，
故答案为：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O；
②Fe为阴极，石墨为阳极，开始阳极生成的气体为氯气，阴极为铜离子放电生成Cu，氯离子放电完毕，水放电生成氧气，当溶液中铜离子放电完毕，实质为电解水，阴极是氢离子放电生成氢气，在0～t₁阶段为电解氯化铜溶液，在t₁～t₂阶段为电解硫酸铜溶液，
故在t₁后，石墨电极上的电极反应式为4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑或2 H₂O-4e^-=O₂↑+4 H⁺；
在t₂时溶液中铜离子恰好放电完毕，t₁～t₂阶段生成氧气为336mL-224mL=112mL，其物质的量为

0.112L

22.4L/mol

=0.005mol，由2 H₂O-4e^-=O₂↑+4 H⁺可知，n（H⁺）=4n（O₂）=0.005mol×4=0.02mol，则c（H⁺）=

0.02mol

0.2L

=0.1mol/L，则此时溶液pH=-lg0.1=1，
故答案为：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑；1．

点评：本题考查了甲醇燃料电池中电极反应式书写、电解反应失书写、以及电解计算，题目难度中等．