Question

17．甲醇是一种重要燃料，在电化学领域有着重要的用途．
（1）一种持续供电时间长达320h的新型手机电池问世，该电池最大的优点是当手机供电不足时，只要在手机里注入甲醇即可，已知这种电池的总反应：2CH₃OH+4NaOH+3O₂═2Na₂CO₃+6H₂O．该电池的负极反应式为：CH₄O+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O．
（2）车载甲醇-空气燃料电池的工作原理如图1（其中箭头表示物质的进入或排出）所示．
①甲为原料电池的负极（填“正极”或“负极”）；
②原电池装置图a，b，c，d四处对应的物质分别为Na₂CO₃、CH₃OH、O₂、H₂O（填化学式结构简式）；
③正极的电极反应式为O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O．
（3）尿素树脂生产所排放的废水中往往含有甲醇，这种含有甲醇的废水对环境会造成污染，在含甲醇的废水中加入一定量的CoSO₄溶液，然后采用如图2装置进行电解即可除去甲醇．其原理是电解产物Co²⁺将水中的甲醇氧化成CO₂．
①阳极为石墨Ⅰ（填“石墨Ⅰ”或“石墨Ⅱ”），其电极反应式为4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；
②废水中甲醇被氧化的离子方程式为3Co²⁺+CH₃OH+H₂O=3Co+CO₂↑+6H⁺．

Answer 1

分析 （1）燃料电池的负极上是燃料是电子的氧化反应，根据电解质环境书写电极反应式；
（2）在甲醇燃料电池中，燃料甲醇作负极，发生失电子的氧化反应，氧气作正极，发生得电子的还原反应，根据电极反应情况确定产物；
（3）①电解池中，和电源的正极相连的是电解池的阳极，该电极上发生失电子的氧化反应；
②Co²⁺将甲醇氧化为二氧化碳，本身被还原为Co，电解质环境是酸性的，根据电子守恒配平方程式即可．

解答 解：（1）醇碱性燃料电池中，负极上燃料甲醇失电子发生氧化反应，在碱性电解质环境下，电极反应式为：CH₄O+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O，故答案为：CH₄O+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O；
（2）甲醇燃料电池中，燃料甲醇作负极，氧气作正极，电解质中的阳离子移向正极，所以c口通入的物质为氧气，d处为水，b口通入的物质为甲醇，a处产物是
碳酸钠，甲是负极，乙是正极，
①甲为原料电池的
②c口通入的物质为氧气，d处为水，b口通入的物质为甲醇，a处产物是碳酸钠，故答案为：Na₂CO₃、CH₃OH、O₂、H₂O．
③该电池正极是氧气发生得电子的还原反应，电极反应式为：O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O，故答案为：O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O；
（3）①电解池中，和电源的正极相连的石墨Ⅰ是电解池的阳极，该电极上发生失电子的氧化反应4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，故答案为：石墨Ⅰ；4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；
②Co²⁺将甲醇氧化为二氧化碳，本身被还原为Co，即3Co²⁺+CH₃OH+H₂O=3Co+CO₂↑+6H⁺，故答案为：3Co²⁺+CH₃OH+H₂O=3Co+CO₂↑+6H⁺．

点评 本题考查学生原电池和电解池的工作原理以及电极反应式的书写等知识，属于综合知识的考查，难度中等．