题目内容
某同学设计了一个甲醇燃料电池，并用该电池电解200mL—定浓度NaCl与CuSO4混合溶液，其装置如图：
（1）写出甲中通入甲醇这一极的电极反应式 。
（2）理论上乙中两极所得气体的体积随时间变化的关系如丙图所示（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 ，原混合溶液中NaCl的物质的量浓度为 mol/L，CuSO4的物质的量浓度为 mol/L。（假设溶液体积不变）
（3）电解至t3时，消耗水的质量为 g。
（1）写出甲中通入甲醇这一极的电极反应式 。
（2）理论上乙中两极所得气体的体积随时间变化的关系如丙图所示（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 ，原混合溶液中NaCl的物质的量浓度为 mol/L，CuSO4的物质的量浓度为 mol/L。（假设溶液体积不变）
（3）电解至t3时，消耗水的质量为 g。
（1）CH3OH-6e－+8OH－=CO32－+6H2O（2分）
（2）4OH--4e－=O2↑+2H2O （2分） 0.1（2分） 0.1（2分）
(3)0.72 （2分）
（2）4OH--4e－=O2↑+2H2O （2分） 0.1（2分） 0.1（2分）
(3)0.72 （2分）
（1）甲图为甲醇燃料电池， 2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O ①
CO2+2KOH=K2CO3+H2O ②
①+②×2，得：甲醇燃料电池的总化学反应为：2CH3OH+3O2+4KOH=6H2O+2K2CO3
总离子反应为：2CH3OH+3O2+4OH-=6H2O+2CO32-
（+）：O2+2H2O+4e－=4OH－
（-）=总离子反应-（+）×3，得：2CH3OH+16OH－-12e－=12H2O+2CO32-
化简，得：CH3OH - 6e－+ 8OH－ = CO32－+ 6H2O
（2）乙图为电解池，铁片接甲图的负极，故铁片做电解池的阴极；
石墨棒接甲图的正极，故石墨棒做电解池的阳极；
溶液中阴离子（Cl-、OH-、SO42-）移向阳极,且放电顺序为：Cl-＞OH-＞SO42-，
电极反应为：先2Cl--2e-=Cl2↑，后4OH--4e－=O2↑+2H2O
阳离子（Cu2+、H+、Na+）移向阴极,且放电顺序为：Cu2+＞H+＞Na+，
电极反应为：先Cu2++2e-=Cu，后2H++2e-=H2↑
故丙图中，I线对应阴极（铁片）的反应，II线对应阳极（石墨棒）的反应；
分析丙图：到t1时，生成V（Cl2）=224ml，标准状况下n(Cl2)="0.01" mol，
2Cl--2e-=Cl2↑
2 1
n(Cl-) 0.01mol，则n(Cl-)= 0.02mol，C（NaCl）="0.02mol/0.2L=0.1" mol/L；
V（O2）="672ml-224ml=448" ml，标准状况下n(O2)="0.02" mol，故阳极失电子的物质的量为：
2Cl-- 2e- = Cl2↑ 4OH-- 4e－ = O2↑+2H2O
2 1 4 1
0.02mol 0.01mol 0.08mol 0.02mol
两极电子转移守恒（均为0.02mol+ 0.08mol=0.1mol），则阴极得电子的物质的量为：
V（H2）="672ml," 标准状况下n(H2)=0.03mol，
2H++ 2e- = H2↑ 故 Cu2+ + 2e- =Cu
2 1 1 2
0.06mol 0.03mol 0.02mol 0.04mol
C（CuSO4）="0.02mol/0.2L=0.1" mol/L；
（3）2H2O=2H2↑+O2↑
36g 1mol
0.72g 0.02mol
CO2+2KOH=K2CO3+H2O ②
①+②×2，得：甲醇燃料电池的总化学反应为：2CH3OH+3O2+4KOH=6H2O+2K2CO3
总离子反应为：2CH3OH+3O2+4OH-=6H2O+2CO32-
（+）：O2+2H2O+4e－=4OH－
（-）=总离子反应-（+）×3，得：2CH3OH+16OH－-12e－=12H2O+2CO32-
化简，得：CH3OH - 6e－+ 8OH－ = CO32－+ 6H2O
（2）乙图为电解池，铁片接甲图的负极，故铁片做电解池的阴极；
石墨棒接甲图的正极，故石墨棒做电解池的阳极；
溶液中阴离子（Cl-、OH-、SO42-）移向阳极,且放电顺序为：Cl-＞OH-＞SO42-，
电极反应为：先2Cl--2e-=Cl2↑，后4OH--4e－=O2↑+2H2O
阳离子（Cu2+、H+、Na+）移向阴极,且放电顺序为：Cu2+＞H+＞Na+，
电极反应为：先Cu2++2e-=Cu，后2H++2e-=H2↑
故丙图中，I线对应阴极（铁片）的反应，II线对应阳极（石墨棒）的反应；
分析丙图：到t1时，生成V（Cl2）=224ml，标准状况下n(Cl2)="0.01" mol，
2Cl--2e-=Cl2↑
2 1
n(Cl-) 0.01mol，则n(Cl-)= 0.02mol，C（NaCl）="0.02mol/0.2L=0.1" mol/L；
V（O2）="672ml-224ml=448" ml，标准状况下n(O2)="0.02" mol，故阳极失电子的物质的量为：
2Cl-- 2e- = Cl2↑ 4OH-- 4e－ = O2↑+2H2O
2 1 4 1
0.02mol 0.01mol 0.08mol 0.02mol
两极电子转移守恒（均为0.02mol+ 0.08mol=0.1mol），则阴极得电子的物质的量为：
V（H2）="672ml," 标准状况下n(H2)=0.03mol，
2H++ 2e- = H2↑ 故 Cu2+ + 2e- =Cu
2 1 1 2
0.06mol 0.03mol 0.02mol 0.04mol
C（CuSO4）="0.02mol/0.2L=0.1" mol/L；
（3）2H2O=2H2↑+O2↑
36g 1mol
0.72g 0.02mol
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智趣寒假作业云南科技出版社系列答案
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