Question

12．如图是一类甲烷燃烧电池示意图．
（1）B为电池的负极，电极反应为CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O；
（2）若用该燃料电池作电源，用石墨电极电解100mL 1mol/L CuSO₄ 的溶液
①写出阳极的电极反应式：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；
②当某一电极增重0.32g时，电解液pH=0，原电池中理论上消耗CH₄ 体积在标准状况下为560mL．

Answer 1

分析 （1）燃料电池中的燃料发生氧化反应作负极，所以B是负极，电极反应式为：CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O；
（2）①电解池的阳极发生氧化反应，是氢氧根离子放电，生成氧气，所以电极反应式为：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；
②电解硫酸铜时，阴极上是铜离子放电，即Cu²⁺+2e^-→Cu，当该电极上有3.2g Cu生成时，转移电子为
$\frac{3.2g}{64g/mol}$×2=0.1mol，阳极上是氢氧根放电，即4OH^-→O₂↑+2H₂O+4e^-，当转移0.1mol电子时，则生成氧气的体积为：$\frac{0.1mol}{4}$×22.4L/mol=0.56L=560mL，减少的氢氧根的浓度为：$\frac{0.1mol}{0.1L}$=1mol/L，所以电解后氢离子浓度为1mol/L，从而求出pH．

解答 解：（1）燃料电池中的燃料发生氧化反应作负极，所以B是负极，负极上甲烷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：CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O，故答案为：CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O；
（2）①电解池的阳极发生氧化反应，是氢氧根离子放电，生成氧气，所以电极反应式为：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，故答案为：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；
②电解硫酸铜时，阴极上是铜离子放电，即Cu²⁺+2e^-→Cu，当该电极上有3.2g Cu生成时，转移电子为
$\frac{3.2g}{64g/mol}$×2=0.1mol，阳极上是氢氧根放电，即4OH^-→O₂↑+2H₂O+4e^-，当转移0.1mol电子时，则生成氧气的体积为：$\frac{0.1mol}{4}$×22.4L/mol=0.56L=560mL，减少的氢氧根的浓度为：$\frac{0.1mol}{0.1L}$=1mol/L，所以电解后氢离子浓度为1mol/L，溶液的pH为0，故答案为：0；560．

点评 本题考查学生原电池和电解原理的有关知识，可以根据所学知识来回答，难度不大．