Question

【题目】由甲醇、氧气和溶液构成的新型手机电池，可使手机连续使用一个月才充一次电。

（1）写出该电池负极电极反应式______

（2）若以该电池为电源，用石墨作电极电解含有如下离子的溶液。

离子

电解一段时间后，当两极收集到相同体积（相同条件）的气体时（忽略溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象），阳极上发生的电极反应为______；阴极收集到的气体体积为（标准状况）______。

（3）若用该电池做电源，用石墨做电极电解硫酸铜溶液，当电路中转移时，实际上消耗的甲醇的质量比理论上大，可能原因是______。

Answer 1

【答案】CH3OH-6e﹣+8OH-=CO32-+6H2O 2Cl--2e﹣═Cl2↑ 4OH--4e-=O2↑+2H2O (或2H2O-4e﹣=O2↑+4H+) 0.672L 电池能量转化率达不到100%

【解析】

（1）①该燃料电池中，电池的正极通入氧气，负极通入燃料甲醇，电解质是氢氧化钠溶液，甲醇在负极发生氧化反应，碱性环境下生成碳酸根离子，据此写出离子方程式；

（2）开始阶段，阴极电极反应为: Cu2++2e﹣═Cu ，阳极电极反应为: ：2Cl--2e﹣═Cl2↑，电解一段时间后，当两极收集到相同体积(相同条件)的气体，则阳极还生成氧气，则阴极还发生反应: 2H++2e-=H2↑；阳极还发生反应: 4OH--4e-=O2↑+2H2O（或2H2O-4e﹣= O2↑+4H+）；阳极生成氯气为0.02mol，假设氧气为xmol，则氢气为(x+0.02)mol，根据电子转移守恒列方程计算解答；

（3）原电池中发生反应时，由于化学能不能100%转化为电能。

（1）该燃料电池中，电池的正极通入氧气，负极通入燃料甲醇，电解质是氢氧化钠溶液，甲醇在负极发生氧化反应，碱性环境下生成碳酸根离子，该电池负极电极反应式: CH3OH-6e﹣+8OH-=CO32-+6H2O；

综上所述，本题答案是：CH3OH-6e﹣+8OH-=CO32-+6H2O。

（2）溶液中n(Cu2+)=0.01mol，n(H+)=0.04mol, n(Cl-)=0.04mol，开始阶段，阴极电极反应为: Cu2++2e﹣═Cu ；阳极电极反应为: 2Cl--2e﹣═Cl2↑，电解一段时间后，当两极收集到相同体积(相同条件)的气体，则阳极还生成氧气，则阴极还发生反应: 2H++2e-=H2↑；阳极还发生反应: 4OH--4e-=O2↑+2H2O（或2H2O-4e﹣= O2↑+4H+）；阳极生成氯气为0.02mol，假设氧气为xmol，则氢气为(x+0.02)mol，根据电子转移守恒,则0.01×2+(x+0.02) ×2=0.02×2+4x，计算得出x=0.01；故收集到的氢气为0.01+0.02=0.03mol，在标况下的体积为0.03mol×22.4L/mol=0.672L；

综上所述，本题答案是：2Cl--2e﹣═Cl2↑，4OH--4e-=O2↑+2H2O（或2H2O-4e﹣= O2↑+4H+），0.672L。

（3）原电池中发生反应时，由于化学能不能100%转化为电能，所以当电路中转移时，实际上消耗的甲醇的质量比理论上大；

综上所述，本题答案是：电池能量转化率达不到100%。