Question

7．如图是一个乙醇燃料电池工作时的示意图，乙池中的两个电极一个是石墨电极，一个是铁电极，工作时M、N两个电极的质量都不减少，请回答下列问题：
（1）加入乙醇的Pt电极的电极反应式为C₂H₅OH-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O．
（2）在工作过程中，乙池中两电极均收集到标准状况下224mL气体时，甲池中理论上消耗氧气的体积为224mL（标准状况下）；若此时乙池溶液体积为200mL，则乙池中溶液的pH为1．
（3）若要使（2）中乙池的溶液完全恢复到起始状态，可向乙池中加入C（填代号）
A．0.01molCu       B．0.01molCuO       　C．0.01molCu（OH）₂
D．0.01molCuCO₃  E．0.01molCuSO₄F．0.005molCu₂（OH）₂CO₃．

Answer 1

分析 碱性乙醇电池为原电池，通入乙醇的电极是负极，通入氧气的电极是正极，乙池有外接电源，属于电解池，根据图片知，N是阳极，M是阴极，工作时M、N两个电极的质量都不减少，则M电极是铁，N电极是石墨，结合电子转移的物质的量的判断进行计算．

解答 解：①乙醇电极上乙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：C₂H₅OH-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O，
故答案为：C₂H₅OH-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O；
②N是阳极，析出的是氧气，则其n（O₂）=$\frac{0.224L}{22.4L/mol}$=0.01mol，则转移电子为0.04mol，
甲池中通入氧气的一极为正极，反应式为2O₂+8H⁺+8e^-=4H₂O，则消耗n（O₂）=$\frac{1}{4}$×0.04mol=0.01mol，
V（O₂）=0.01mol×22.4L/mol=0.224L=224ml；
乙池中的电解反应为：2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2Cu+4H⁺+O₂↑，+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑，两电极均收集到标准状况下224mL气体，则电解硫酸铜时生成的氧气为112ml，其物质的量为：0.005mol；所以电解生成的氢离子为0.005mol×4=0.02mol，所以氢离子的浓度是0.1mol/L，所以溶液的pH=1，
故答案为：224，1；
③乙池中的电解反应为：2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2Cu+4H⁺+O₂↑，+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑，反应生成氧气和氢气均为0.01mol，Cu为0.01mol；若要使②中乙池的溶液完全恢复到起始状态，需加入的物质含有0.02molH原子、0.02molO原子和0.01molCu原子，所以可加0.01mol Cu（OH）₂；
故答案为：C．

点评 本题考查了原电池和电解池原理，侧重于学生的分析能力的考查，注意把握原电池和电解池的工作原理以及电极方程式的书写，电子守恒在计算中的应用，学习中注意相关基础知识的积累，难度中等．