题目内容

9．科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反应生成甲醇和水，并开发出以甲醇为燃料的燃料电池．已知图甲池为甲醇燃
料电池；乙池中的两个电极均为石墨电极，乙池中盛有100mL 3.00mol．L-1的CuSO4溶液．请回答下列问题：
（1）M的电极反应式为Cu2++2e-=Cu．
（2）当乙池中某一电极析出金属铜6.4g时，甲池中理论上消耗氧气为多少1.12L．（标准状况）
（3）若乙池中两电极产生的气体恰好相等时（假设标准状况下），理论上需通入6.4g甲醇．

分析 （1）燃料电池的正极上是氧气发生得电子的还原反应，负极上是燃料失电子的还原反应，电解池中，和电源的正极相连的是阳极，该极上发生氧化反应，和电源的负极相连的是阴极，该极上发生得电子的还原反应；
（2）乙池中M电极的电极反应：Cu2++2e-=Cu，燃料电池的正极上发生电极反应：O2+2H2O+4e-=4OH-，根据电极反应式结合电子守恒来计算；
（3）乙池中发生的反应分别是：阳极上：4OH-=O2↑+2H2O+4e-，阳极上Cu2++2e-=Cu，2H++2e-=H2↑，甲醇燃料电池的负极上发生反应：CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O，根据电极反应式结合电子守恒来计算．

解答 解：（1）燃料电池的正极上是氧气发生得电子的还原反应，电解池中，和电源的正极相连的是阳极，该极上发生氧化反应，所以N是阳极，M是阴极，M极上电极反应为：Cu2++2e-=Cu，故答案为：Cu2++2e-=Cu；
（2）乙池中M电极析出金属铜6.4g，根据电极反应：Cu2++2e-=Cu，析出金属铜6.4g即0.1mol，转移电子的物质的量是0.2mol，在燃料电池的正极上发生电极反应：
O2+2H2O+4e-=4OH-，当转移电子的物质的量是0.2mol时，消耗氧气的物质的量是0.05mol，体积是0.05mol×22.4L/mol=1.12L，
故答案为：1.12；
（3）乙池中发生的反应分别是：阳极上：4OH-=O2↑+2H2O+4e-，阳极上Cu2++2e-=Cu，2H++2e-=H2↑，100mL3.00mol•L-1的CuSO4溶液中铜离子物质的量是：0.3mol，铜离子得电子的是0.6mol，若两电极产生的气体恰好相等时（假设标准状况下），设均为nmol，则2n+0.6=4n，解得n=0.3，即装置在转移电子的物质的量是1.2mol，甲醇燃料电池的负极上发生反应：CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O，当转移电子是1.2mol，消耗甲醇的物质的量是0.2mol，质量是0.2mol×32g/mol=6.4g，
故答案为：6.4．

点评 本题综合考查学生电解池和燃料电池的工作原理和计算等知识，属于综合知识的考查，难度中等．

练习册系列答案
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19．关于图示装置的说法正确的是（　　）
A．闭合K1，石墨电极表面产生Cl2
B．闭合K1，铁电极上发生还原反应
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D．闭合K2，若铁表面产生H2，说明发生了析氢腐蚀
20．肼（N2H4）是火箭燃料，常温下为液体，其分子的球棍模型如图所示．肼能与双氧水发生反应：N2H4+2H2O2═N2+4H2O．下列说法正确的是（　　）
A．11.2L N2中含电子总数为7×6.02×1023
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17．在2A+B?3C+5D反应中，表示该反应速率最快的是（　　）
A．V（A）=2.0mol/（L•s）B．V（B）=1.2mol/（L•s）C．V（C）=3.2mol/（L•s）D．V（D）=4.0 mol/（L•s）
4．下列热化学方程式中的△H可表示燃烧热的是（　　）
A．H2（g）+Cl2（g）═2HCl（g）△H=-184.8KJ/mol
B．C2H4（g）+O2（g）═2CO2（g）+2H2O（l）△H=-1411.0KJ/mol
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D．H2（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）═H2O（g）△H=-241.8KJ/mol
14．某主族元素R的最高正化合价与最低负化合价的代数和为4，由此可以判断（　　）
A．R一定有4个电子层
B．R原子的最外层电子数一定为6
C．R的气态氢化物比电子层数相同的其他非金属元素的气态氢化物稳定
D．R气态氢化物化学式为H2R

同温同压下，相同体积的氢气和气体A的质量分别是0.2g和3.4g,则气体A的摩尔质量为 。A的分子数为 。

下列叙述正确的是

A．NaCl溶液在电流作用下电离成Na-与Cl-

B．溶于水后能电离出H+的化合物都是酸

C．氯化氢溶于水能导电，但液态氯化氢不能导电

D．导电性强的溶液里自由移动离子数目一定比导电性弱的溶液里自由移动离子数目多
16．向含FeCl3、FeCl2、AlCl3、NaCl的溶液中，加入足量的Na2O2固体后，再加入过量的稀盐酸，溶液中离子数目不发生变化的是（　　）
A．Na+B．Al3+C．Fe3+D．Fe2+

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