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一定浓度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（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．（设溶液体积不变）
（3）电解至t3时，消耗水的质量为
 
g．
考点：原电池和电解池的工作原理,电解原理
专题：电化学专题
分析：（1）甲醇发生氧化反应，在碱性条件下生成碳酸根离子与水；
（2）电池通入肼甲醇的为负极，乙中石墨电极为阳极、铁电极为阴极，开始Cl-在阳极放电生成氯气，阴极Cu2+放电生成Cu，故图丙中Ⅰ表示阴极产生的气体，Ⅱ表示阳极产生的气体，t1前电极反应式为：阳极2Cl--4e-=Cl2↑，依据生成的迁移体积计算物质的量得到氯化钠物质的量计算浓度，阴极2Cu2++4e-=2Cu，t1～t2电极反应式为：阳极4OH--4e-=O2↑+2H2O，阴极2Cu2++4e-=2Cu，t2点后电极反应式为：阳极4OH--4e-=O2↑+2H2O，阴极4H++4e-=2H2↑，所以t1～t2 阳极上生成氧气，根据氧气的量计算氢氧根离子的物质的量，进而计算CuSO4的物质的量浓度；
（3）电解至t3时，电解生成氧气为672-224mL=448mL，均来源于水，结合电解方程式计算．
解答： 解：（1）在燃料电池的中，负极上是燃料发生失电子的氧化反应，在碱性环境下，甲醇失电子的过程为：CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O，
故答案为：CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O；
（2）石墨为阳极、铁电极为阴极，开始Cl-在阳极放电生成氯气，阴极Cu2+放电生成Cu，故图丙中Ⅰ表示阴极产生的气体，Ⅱ表示阳极产生的气体，t1前电极反应式为：阳极2Cl--4e-=Cl2↑，t2点后电极反应式为：阳极4OH--4e-=O2↑+2H2O，
由图可知，产生氯气为224mL，则由2Cl--2e-=Cl2↑可知，n（NaCl）=
0.224L
22.4L/mol
×2=0.02mol，所以c（NaCl）=
0.02mol
0.2L
=0.1mol/L，
由t2时生成氧气为112mL，n（O2）=
0.112L
22.4L/mol
=0.005mol，则共转移电子为0.02mol+0.005mol×4=0.04mol，
根据电子守恒及Cu2++2e-=Cu可知，n（CuSO4）=
0.04mol
2
=0.02mol，所以c（CuSO4）=
0.02mol
0.2L
=0.1mol/L，
故答案为：4OH--4e-=O2↑+2H2O；0.1；0.1；            
（3）电解至t3时，电解生成氧气为672-224mL=448mL，均来源于水，由2H2O
 电解 
.
 
O2↑+2H2↑，n（O2）=
0.448L
22.4L/mol
=0.02mol，所以电解水的质量为0.04mol×18g/mol=0.72g，
故答案为：0.72．
点评：本题考查电解原理，明确发生的电极反应及图图象的对应关系是解答本题的关键，注意（3）中计算电解水的质量可利用生成氧气的体积直接计算，题目难度中等．
练习册系列答案
相关题目
正硼酸（H3BO3）是一种片层状结构白色晶体，受热易分解．层内的 H3BO3分子通过氢键相连（如图所示），则下列有关说法中正确的是（　　）
A、正硼酸晶体属于原子晶体
B、H3BO3分子的稳定性与氢键有关
C、1 mol H3BO3晶体中含有3 mol氢键
D、分子中硼原子最外层为8电子稳定结构
下列反应在210℃达到平衡：
PCl5（g）═PCl3（g）+Cl2（g）△H＞0      K1=1            ①
CO（g）+Cl2（g）═COCl2（g）△H＜0      K2=5×104       ②
COCl2（g）═CO（g）+Cl2（g）△H＞0    ③
（1）化学平衡常数K表示可逆反应的进行程度，K值越大，表示
 
，
（2）根据反应①的平衡常数K1，平衡时，下列等式必定成立的是
 

A．c（PCl5）=c（PCl3）=c（Cl2）=1
B．c（PCl5）=c（PCl3）?c（Cl2）=1
C．c（PCl5）=c（PCl3）?c（Cl2）
反应②和反应③的K值表达式
 
（填“相同”或“不同”）
（3）降低Cl2浓度，反应③的K值
 
（填“增大”、“减少”或“不变”）
甲酸具有下列性质：
①挥发性  ②酸性  ③比碳酸的酸性强  ④还原性  ⑤能发生酯化反应
下列各实验中，分别填出表现甲酸相应性质的编号：
（1）在碳酸钠溶液中加入甲酸有气体放出，说明甲酸具有
 
；
（2）在甲酸钠晶体中加入浓磷酸，加热后放出能使湿润蓝色石蕊试纸变红的气体，说明甲酸具有
 
；
（3）与乙醇、浓硫酸混和后共热，能闻到一种香味，说明甲酸具有
 
；
（4）在甲酸溶液中加入氢氧化铜，能看到溶液变蓝色，说明甲酸具有
 
；
（5）在新制氢氧化铜中加入甲酸溶液，加热看到有红色沉淀生成，说明甲酸具有
 
．
（1）在有机化学分析中，根据反应的性质和反应产物，即可确定烯烃的组成和结构（双键及支链的位置），例如：据以上线索和下列反应事实，
则该C7H14的结构简式是
 
，名称是
 

（2）分子式为C6H12 的某烃的所有碳原子都在同一平面上，则该烃的结构简式为
 
，若分子式为C4H6的某烃中所有的碳原子都在同一条直线上，则该烃的结构简式为
 

（3）有机物A在质谱图中A+的质荷比为74，红外光谱图如下，请写出该分子的结构简对称CH2对称CH3C-O-C
式
 
．
如表为元素周期表的一部分，请回答有关问题：
 ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA0
2   ①②③ 
3④⑤⑥⑦⑧⑨⑩ 
（1）表中最活泼的金属是
 
，非金属性最强的元素是
 
（填写元素符号）．
（2）表中能形成两性氢氧化物的元素名称是
 
，写出该元素的氢氧化物与④的最高价氧化物对应水化物反应的离子方程式：
 
．
（3）元素⑨和元素⑩的最高价氧化物的水化物中酸性较强是
 
（用化学式表示）．
（4）元素⑩与元素⑤形成的化合物属于
 
（填“共价”或“离子”）化合物．
（5）请画出元素②的原子结构示意图为
 
，元素①的单质在常温下化学性质稳定，通常可以做保护气，请用电子式表示其分子
 
．
下列物质之间能够发生如图所示的化学反应，合金由两种金属组成，取C溶液进行焰色反应则火焰呈黄色．在反应中产生的水均未在图中标出．其中G→H的化学方程式为：4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3

（1）写出下列物质的化学式：
A：
 
 D：
 
   F：
 

（2）标出下列反应的电子转移情况：
4Fe（OH）2+O2+2H2O═4Fe（OH）3
（3）写出下列反应的离子方程式：
A→B：
 
、
K→D：
 
．
人体血液里Ca2+离子的浓度一般采用m g/mL来表示．加适量的草酸铵[（NH4）2C2O4]溶液，可析出草酸钙（CaC2O4）沉淀，将此草酸钙沉淀洗涤后溶于强酸可得草酸（H2C2O4），再用KMnO4溶液滴定，使草酸转化成CO2逸出．试回答：
（1）现需要80mL 0.02mol?L-1标准KMnO4溶液来进行滴定，则配制溶液时需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和
 
；配制时，KMnO4溶液应用强酸酸化，本实验选择
 
作酸化剂．若选择HNO3酸化，则结果可能
 
（填“偏大”“偏小”或“不变”）．
（2）草酸与KMnO4反应的离子方程式为
 
．
（3）滴定时，根据现象
 
，即可确定反应达到终点．
（4）滴定的实验数据如下所示：
实验编号待测血液的体积/mL滴入KMnO4溶液的体积/mL
120.0011.95
220.0013.00
320.0012.05
经过计算，血液样品中Ca2+离子的浓度为
 
mg/mL．
已知H2（g）+
1
2
O2（g）═H2O（g）反应过程中能量变化如图所示，回答下列问题：
（1）a代表
 
，b代表
 
c代表
 

（2）该反应的△H
 
（大于零或是小于零）

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