Question

【题目】甲醇是一种重要化工原料，又是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景。

(1)由甲醇、氧气和NaOH溶液构成的新型手机电池，可使手机连续使用一个月才充一次电。

①该电池负极的电极反应式为__________________。

②若以该电池为电源，用石墨作电极电解200 mL含有如下离子的溶液。

离子	Cu2+	H+	Cl	SO42－
c/mol·L-1	0.5	2	2	0.5

电解一段时间后，当两极收集到相同体积(相同条件下)的气体时(忽略溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象)阳极上收集到氧气的质量为____。

(2)电解水蒸气和CO2产生合成气(H2+CO)。较高温度下(700～1 000℃)，在SOEC两侧电极上施加一定的直流电压，H2O和CO2在氢电极发生还原反应产生O2—，O2—穿过致密的固体氧化物电解质层到达氧电极，在氧电极发生氧化反应得到纯O2。由图可知A为直流电源的____(填“正极”或“负极”)，请写出以H2O为原料生成H2的电极反应式：________。

Answer 1

【答案】CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O3.2g负极H2O+2e-=H2↑+O2-

【解析】

(1)①原电池中负极发生失去电子的氧化反应，则甲醇在负极通入，由于电解质溶液显碱性，则该电池负极的电极反应式为CH3OH-6e-+8OH-＝CO32-+6H2O。

②石墨做电极，阳极首先是氯离子放电，然后是氢氧根离子放电，阴极首先是铜离子放电，然后是氢离子放电。溶液中铜离子、氢离子和氯离子的物质的量分别是0.1mol、0.4mol、0.4mol，由于两极收集到相同体积，这说明氢离子放电后继续电解水。设生成氧气的物质的量是x mol，则根据电子得失守恒可知0.1mol×2+（0.2+x）mol×2＝0.4mol×1+x mol×4，解得x＝0.1，所以阳极上收集到氧气的质量为0.1mol×32g/mol＝3.2g。

(2)氧离子在阳极发生失去电子的氧化反应，阳极与电源的正极相连，则由图可知B是正极，因此A是负极。氢气在阴极生成同时产生氧离子，则以H2O为原料生成H2的电极反应式为H2O+2e-＝H2↑+O2-。