Question

8．以甲醇为原料，以KOH为电解质溶液的可充电的高效燃料电池，其电化学过程如图．
请填空：
（1）充电时：
①原电池的正极与电源正极相连．
②阳极的电极反应式为4OH^--4e-═2H₂O+O₂↑．
（2）放电时：负极的电极反应式为CH₃OH-6e^-+8OH^-═CO₃^2-+6H₂O．
（3）在此过程中，若乙池中A极的质量增加216g，则乙池中B极理论上产生气体11.2L（标准状况下）．
（4）若在常温常压下，8gCH₃OH燃烧生成CO₂和液态H₂O时放热177.5kJ，表示该反应的热化学方程式为CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-710.0kJ/mol．

Answer 1

分析 （1）①充电时，原电池正极与电源正极相连；
②阳极上失电子发生氧化反应；
（2）放电时，负极上甲醇失电子发生氧化反应；
（3）乙池中A极上银离子得电子发生还原反应，根据转移电子相等计算氧气的体积；
（4）在常温常压下，8gCH₃OH燃烧生成CO₂和液态H₂O时放热177.5kJ，则可以求出1mol甲醇完全燃烧生成二氧化碳和液态水放出的热量，再写出热化学方程式．

解答 解：（1）①充电时，原电池正极与电源正极相连，故答案为：正；
②阳极上氢氧根离子失电子发生氧化反应，电极反应式为：4OH^--4e-═2H₂O+O₂↑，
故答案为：4OH^--4e-═2H₂O+O₂↑；
（2）放电时，甲醇失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，所以电极反应式为：CH₃OH-6e^-+8OH^-═CO₃^2-+6H₂O，
故答案为：CH₃OH-6e^-+8OH^-═CO₃^2-+6H₂O；
（3）乙池中B极上银离子得电子发生还原反应，当乙池中B极的质量升高216g，根据转移电子数相等，则甲池中理论上消耗O₂体积=$\frac{\frac{216g}{108g/mol}×1}{4}$×22.4L/mol=11.2L，故答案为：11.2；
（4）在常温常压下，8gCH₃OH燃烧生成CO₂和液态H₂O时放热177.5kJ，则1mol甲醇完全燃烧生成二氧化碳和液态水放热$\frac{177.5}{8}$×32=710.0KJ，所以甲醇燃烧的热化学方程式为：CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-710.0kJ/mol，
故答案为：CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-710.0kJ/mol．

点评 本题考查了原电池和电解池原理，注意电极反应式的书写要结合电解质溶液的酸碱性，串联电路中转移电子相等．