Question

20．如图所示，以甲醇燃料电池作为电源实现下列电解过程．乙池中发生反应的离子方程式为2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2Cu+O₂+4H⁺．当甲池中增重16g时，丙池中理论上产生沉淀质量的最大值为34.8g．

Answer 1

分析 图中甲池为原电池，通入甲醇的电极为负极，通氧气的电极为正极，则乙池中石墨为阳极，银为阴极，溶液中铜离子在银电极析出，丙中与银连接的Pt电极为阳极，另一个电极为阴极，电极反应为阳极：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，阴极为2H⁺+2e^-=H₂↑，总反应MgCl₂+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Mg（OH）₂↓+H₂↑+Cl₂↑，甲池中发生的反应为：2CH₃OH+3O₂+4KOH=2K₂CO₃+6H₂O，溶液中甲醇和氧气反应后导致溶液质量增大，每反应2mol甲醇和3mol氧气反应溶液质量增加=2mol×32g/mol+3mol×32g/mol=160g，电子转移为12mol，当甲池中增重16g时，电子转移1.2mol，电子守恒得到丙池中理论上产生沉淀为氢氧化镁质量．

解答 解：图中甲池为原电池，通入甲醇的电极为负极，铜氧气的电极为正极，则乙池中石墨为阳极，银为阴极，溶液中铜离子在银电极析出，Cu²⁺+2e^-=Cu，阳极上是氢氧根离子放电生成氧气，所以电极反应为：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，电池反应的离子方程式为：2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2Cu+O₂+4H⁺，丙中与银连接的Pt电极为阳极，另一个电极为阴极，电极反应为阳极：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，阴极为2H⁺+2e^-=H₂↑，MgCl₂+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Mg（OH）₂↓+H₂↑+Cl₂↑，甲池中发生的反应为：2CH₃OH+3O₂+4KOH=2K₂CO₃+6H₂O，溶液中甲醇和氧气反应后导致溶液质量增大，每反应2mol甲醇和3mol氧气反应溶液质量增加=2mol×32g/mol+3mol×32g/mol=160g，电子转移为12mol，当甲池中增重16g时，电子转移1.2mol，电子守恒得到丙池中理论上产生沉淀为氢氧化镁，依据化学方程式，生成1mol氢氧化镁，电子转移2mol电子，则电子转移1.2mol，生成沉淀氢氧化镁0.6mol，计算得到物质的量为质量=0.6mol×58g/mol=34.8g，
故答案为：2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2Cu+O₂+4H⁺；34.8．

点评 本题考查了电解池和原电池原理和计算等知识，题目难度中等，抓住转移电子数相等计算为解答关键，试题侧重考查学生的分析能力及化学计算能力．