Question

8．某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理，设计如图所示的电池装置．

①该电池负极的电极反应为CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O．
②工作一段时间后，测得溶液的pH减小填（增大、不变、减小）．
③用该电池作电源，组成如图所示装置（a、b、c、d均为石墨电极），甲容器装250mL0.04mol/L CuSO₄溶液，乙容器装400mL饱和NaCl溶液，写出c电极的电极反应式2Cl^--2e^-=Cl₂↑，常温下，当400mL乙溶液的pH为13时，断开电源，则在甲醇电池中消耗O₂的体积为224mL（标准状况），电解后向甲中加入适量下列某一种物质，可以使溶液恢复到原来状态，该物质是CD （填写编号）．
A．CuO        B．CuCO₃　　  C．Cu（OH）₂　　　D．Cu₂（OH）₂CO₃．

Answer 1

分析 ①在燃料电池中，负极是燃料发生失电子的氧化反应，即CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O；
②CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O，氢氧根离子被消耗；
③c电极上氯离子放电生成氯气；根据转移电子相等计算消耗氧气体积；根据“析出什么加入什么”的原则确定加入物质．

解答 解：①在燃料电池中，负极是燃料发生失电子的氧化反应，即CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O，故答案为：CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O；
②CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O，氢氧根离子被消耗，所以溶液的pH减小，故答案为：减小；   
③c电极上氯离子放电生成氯气，电极反应式为2Cl^--2e^-=Cl₂↑，乙中电池反应式为2NaCl+2H₂O=2NaOH+Cl₂↑+H₂↑，溶液中生成n（NaOH）=0.1mol/L×0.4L=0.04mol，转移电子的物质的量=0.04mol，串联电路中转移电子相等，所以消耗氧气体积=$\frac{0.04}{4}×22.4$=224mL；甲中阳极上氢氧根离子放电生成氧气、阴极上铜离子放电生成铜，
n（CuSO₄）=0.25L×0.04mol/L=0.01mol，铜离子完全放电时转移电子0.02mol＜0.04mol，所以阴极上还有部分氢气生成，所以相当于析出CuO和水，可以加入CD使溶液恢复原状，故选CD，
故答案为：2Cl^--2e^-=Cl₂↑；224；CD．

点评 本题考查较综合，根据盖斯定律、原电池和电解池原理来分析解答即可，注意（3）③中阴极上生成的物质，为易错点．