Question

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+4KOH

放电

充电

2K₂CO₃+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克氢气与二氧化碳反应生成气态甲醇和水蒸气，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

考点：原电池和电解池的工作原理

专题：电化学专题

分析：（1）充电时：①燃料电池的正极与电源正极相连；
②阳极上氢氧根离子失电子发生氧化反应；
（2）放电时：负极上甲醇失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水；
（3）根据串联电路中转移电子相等计算消耗氧气的量；
（4）3g氢气的物质的量=

3g

2g/mol

=1.5mol，3克氢气与二氧化碳反应生成气态甲醇和水蒸气，放出24.5千焦的热量，则3mol氢气和二氧化碳反应生成甲醇和水蒸气放出49.0kJ热量；
（5）根据转移电子相等计算生成镁的质量．

解答： 解：（1）充电时：①燃料电池的正极作阳极，所以应该与电源正极相连，故答案为：正；
②阳极上氢氧根离子失电子发生氧化反应，电极反应式为4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，故答案为：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
（2）放电时：负极上甲醇失电子和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^-=CO₃^2-+6H₂O，
故答案为：CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O；
（3）A极上析出Ag，A极的质量增加324g时转移电子的物质的量=

324g

108g/mol

×1=3mol，
串联电路中转移电子相等得消耗氧气的体积=

3mol

4

×22.4L/mol=16.8L，
故答案为：16.8；
（4）3g氢气的物质的量=

3g

2g/mol

=1.5mol，3克氢气与二氧化碳反应生成气态甲醇和水蒸气，放出24.5千焦的热量，则3mol氢气和二氧化碳反应生成甲醇和水蒸气放出49.0kJ热量，则该反应热化学方程式为：3H₂（g）+CO₂（g）=H₂O（g）+CH₃OH（g）△H=-49.0kJ/mol，
故答案为：3H₂（g）+CO₂（g）=H₂O（g）+CH₃OH（g）△H=-49.0kJ/mol；
（5）消耗甲醇1.6g转移电子的物质的量=

1.6g

32gmol

×6=0.3mol，根据转移电子相等得生成镁的质量=

0.3mol

2

×24g/mol=3.6g，
故答案为：3.6．

点评：本题考查了原电池和电解池原理，涉及电极反应式的书写、热化学反应方程式、物质的量的计算等知识点，这些知识点都是考试热点，根据串联电路中转移电子相等进行计算，难点是电极反应式的书写，题目难度中等．