Question

【题目】据报道，摩托罗拉公司开发了一种以甲醇为原料，以KOH溶液为电解质的用于手机的可充电的高效燃料电池，充一次电可连续使用一个月．右图是一个电化学过程的示意图．已知甲池的总反应式为： 2CH3OH+3O2+4KOH2K2CO3+6H2O

请填空：

（1）充电时：①燃料电池的正极与电源______极相连．

②阳极的电极反应式为__________________________________．

（2）放电时：负极的电极反应式为______________________________．

（3）在此过程中若完全反应，乙池中A极的质量增加324g，则甲池中理论上消耗O2______L（标准状况下）．

（4）工业上用3克氢气与足量二氧化碳反应生成气态甲醇（CH3OH）和水蒸气，放出24.5千焦的热量，请写出该反应的热化学反应方程式：_________________________．

（5）用该电池为电源电解氯化镁制取金属镁，消耗甲醇1.6g，可制得金属镁______g．

Answer 1

【答案】正 4OH--4e-=2H2O+O2↑ CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O 16.8 3H2（g）+CO2（g）=H2O（g）+CH3OH（g）△H=-49.0kJ·mol-1 3.6．

【解析】

通过图像可知，甲池为原电池，且通入氧气的一极为正极，通入甲醇的一极为负极，则A为阴极，Fe不参与反应，B为阳极。

（1）充电时：作电解池，①燃料电池的正极产生氧气，化合价由-2变为0，失电子，则与电源的正极相连；

②燃料电池的正极作电解池的阳极，氢氧根离子失电子生成氧气，电极反应式为4OH--4e-=2H2O+O2↑；

（2）放电时：甲烷失电子与溶液中的氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O；

（3）乙池为电解池，A极作阴极，Ag++e-=Ag，质量增加324g，即0.3mol，理论上生成0.75mol氧气，即标况下的16.8L；

（4）氢气与二氧化碳生成甲醇和水，方程式为3H2（g）+CO2（g）=H2O（g）+CH3OH（g），3g氢气完全反应释放24.5kJ的热量，则6g即3mol氢气释放49.0kJ，焓变为-49.0kJ·mol-1；

（5）消耗甲醇1.6g即0.05mol时，转移0.3mol电子，则生成0.15molMg，即3.6g。