Question

7．（1）二甲醚[CH₃OCH₃]燃料电池的工作原理如下图一所示．
①该电池负极的电极反应式为CH₃OCH₃+3H₂O-12e^-═2CO₂+12H⁺
②该电池正极的电极反应式为O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O
（2）以上述电池为电源，通过导线与图二电解池相连．
①若X、Y为石墨，a为2L 0.1mol/L KCl溶液，写出电解总反应的离子方程式2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑
②若X、Y分别为铜、银，a为1L 0.2mol/L AgNO₃溶液，写出Y电极反应式Ag-e^-=Ag⁺ 
（3）室温时，按上述（2）①电解一段时间后，取25mL上述电解后的溶液，滴加0.4mol/L醋酸得到图三（不考虑能量损失和气体溶于水，溶液体积变化忽略不计）．
①结合图三计算，上述电解过程中消耗二甲醚的质量为0.77g．
②若图三的B点pH=7，则滴定终点在AB区间（填“AB”、“BC”或“CD”）．

Answer 1

分析 （1）根据氢离子移动方向知，左边电极是负极，通入燃料二甲醚，右边电极是正极，通入氧化剂氧气，该燃料电池中，正极上氧气得电子和氢离子反应生成水；
电池在放电过程中，负极上二甲醚失电子生成氢离子；
（2）①X、Y为石墨，放电时，阳极上氢氧根离子放电、阴极上氢离子放电；
②X、Y分别为铜、银，Y是阳极，阳极上银失电子发生氧化反应；
（3）室温时，按上述（2）①电解一段时间后，取25mL上述电解后溶液，滴加0.4mol/L醋酸得到图三，
①根据图知，KOH溶液的pH=13，常温下，KOH的浓度是0.1mol/L，则n（KOH）=0.1mol/L×2L=0.2mol，根据KOH和转移电子正极的关系式计算转移电子，再根据转移电子守恒计算二甲醚的质量；
②滴定终点二者恰好反应生成CH₃COOK．

解答 解：（1）①根据氢离子移动方向知，左边电极是负极，通入燃料二甲醚，右边电极是正极，通入氧化剂氧气，该燃料电池中，正极上氧气得电子和氢离子反应生成水，电极反应式为O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O；故答案为：O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O；
②电池在放电过程中，b对应的电极上二甲醚失电子生成氢离子，即CH₃OCH₃+3H₂O-12e^-═2CO₂+12H⁺；
故答案为：CH₃OCH₃+3H₂O-12e^-═2CO₂+12H⁺；
（2）①X、Y为石墨，放电时，阳极上氢氧根离子放电、阴极上氢离子放电，所以电池反应式为：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，故答案为：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；
②X、Y分别为铜、银，Y是阳极，阳极上银失电子发生氧化反应，电极反应式为Ag-e^-=Ag⁺，
故答案为：Ag-e^-=Ag⁺；
（3）室温时，按上述（2）①电解一段时间后，取25mL上述电解后溶液，滴加0.4mol/L醋酸得到图三，①根据图知，KOH溶液的pH=13，常温下，KOH的浓度是0.1mol/L，则n（KOH）=0.1mol/L×2L=0.2mol，根据2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑知，生成0.2mol氢氧根离子转移电子的物质的量0.2mol，二甲醚燃料电池的总反应方程式是CH₃OCH₃+3O₂=2CO₂+3H₂O，二甲醚转化为CO₂，消耗1mol二甲醚转移电子数=2×[4-（-2）]=12mol，因此当转移0.2mol电子时消耗二甲醚的质量=$\frac{0.2mol}{12}$×46g/mol=0.77g，
故答案为：0.77；
②滴定终点二者恰好反应生成CH₃COOK，KOH的浓度是醋酸的一半，则恰好中和时需要酸的体积等于KOH体积的一半，醋酸钾为强碱弱酸盐，其溶液呈碱性，当溶液的pH=7时，醋酸稍微过量，所以醋酸体积大于KOH体积的一半，所以滴定终点为AB段，故答案为：AB．

点评 本题考查了原电池和电解池原理等知识点，这些知识点都是考试热点，知道原电池和电解池中各个电极上发生的电极反应式，近几年中化学电源新型电池及燃料电池考查较多要熟练掌握基本知识，灵活运用基础知识解答问题，题目难度中等．