Question

4．如图是个乙醇燃料电池工作时的示意图，乙池中M、N两个电极的材料分别是石墨和铁工作时M、N两个电极的质量都不减少，请回答：
（1）工作时，乙池中电子流出的电极是N（填“M”或“N”）；
（2）甲池中通入乙醇的铂电极名称是负极（填“正极”或“负极”），通入O₂的铂电极上的反应式为O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
（3）乙池中M的电极材料是铁，N的电极反应式为4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；
（4）若乙池中某电极析出金属银4.32g时，则甲池中理论上消耗氧气0.224L（标准状况下）；
（5）若在常温常压下，1gCH₃CH₂OH燃烧生成CO₂和液态H₂O时放出29.71kJ热量，该反应的热化学方程式为C₂H₅OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+3H₂O（l）△H=-1366.7kJ/mol．

Answer 1

分析 碱性乙醇燃料电池中通入乙醇的一极为原电池的负极，通入氧气的一极为原电池的正极，乙池为电解池，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，N连接原电池的正极，应为电解池的阳极，则应为石墨材料，M为电解池的阴极，为铁电极，电解硝酸银溶液时，阴极反应式为Ag⁺+e^-=Ag，阳极反应式为4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；结合电子的转移的物质的量的判断进行计算；根据1g C₂H₅OH燃烧放出的热量求出1mol燃烧放热，再写出热化学方程式．

解答 解：碱性乙醇燃料电池中通入乙醇的一极为原电池的负极，通入氧气的一极为原电池的正极，乙池为电解池，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，N连接原电池的正极，应为电解池的阳极，则应为石墨材料，N为阳极，电极反应式是4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，M为阴极，电极材料是Fe，电极反应式为Ag⁺+e^-=Ag，则乙池的总反应式为4Ag⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$4Ag↓+O₂↑+4H⁺，
（1）乙池中N为阳极，电子流出的电极是N极，故答案为：N；
（2）碱性乙醇燃料电池通入乙醇的一极为原电池的负极，通入氧气的一极为原电池的正极，O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，故答案为：负极；O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
（3）乙池为电解池，乙池中的两个电极一个是石墨电极，一个是铁电极，工作时M、N两个电极的质量都不减少，N连接原电池的正极，应为电解池的阳极，反应方程式为4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；则应为石墨材料，M为电解池的阴极，为铁电极，故答案为：铁；4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；
（4）n（Ag）=$\frac{4.32g}{108g/mol}$=0.04mol，根据Ag⁺+e^-=Ag可知转移电子为0.04mol，甲池中通入氧气的一极为正极，反应式为2O₂+8H⁺+8e^-=4H₂O，则消耗n（O₂）=$\frac{1}{4}$×0.04mol=0.01mol，V（O₂）=0.01mol×22.4L/mol=0.224L，故答案为：0.224；
（5）1g C₂H₅OH燃烧生成CO₂和液态H₂O时放出29.71kJ热量，则1mol乙醇燃烧放出的热量=$\frac{\frac{29.7kJ}{1g}}{46g/mol}$=1366.7kJ，所以其热化学反应方程式为：C₂H₅OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+3H₂O（l）△H=-1366.7kJ/mol，
故答案为：C₂H₅OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+3H₂O（l）△H=-1366.7kJ/mol．

点评 本题考查了原电池原理和电解池原理、热化学方程的书写，明确原电池和电解池电极上发生反应的类型即可分析解答本题，题目难度中等．