题目内容

4．燃料电池是将化学能转化为电能的装置，能量利用率高，环境友好．是未来能源领域发展的方向．
（1）图1左为绿色电源“二甲醚【（CH3）2O】燃料电池”的工作原理示意图．电池工作时，电子流动方向是   极经外电路到b极（（填a或b）），a电极上发生反应的电极反应式为CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2+12H+．

（2）连接图2装置的电源为（1）问中的二甲醚燃料电池．接通电源一段时间后，观察到装置中电解质溶液颜色由无色变为蓝色，并逐渐加深．则该装置中的Cu电极应与二甲醚燃料电池中b 电极（填a或b）相连．通电时发生反应的总的离子反应方程式为：Cu+2H+$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$=Cu2++H2↑；若将电极材料都改为石墨，电解质溶液改为MnSO4溶液可以制备MnO2；则阳极反应式为；如二甲醚消耗23克，则理论上产生MnO2的质量为261 克．

分析 （1）图1左为绿色电源“二甲醚【（CH3）2O】燃料电池”的工作原理示意图，a电极为燃料电池的负极，发生氧化反应，b电极为氧气电池的正极，发生还原反应，电子由负极流向正极；
（2）电解质溶液颜色由无色变为蓝色，可说明铜被氧化发生氧化反应，则铜为电解池的阳极，与电源正极相连，阴极锌上为氢离子得电子发生还原反应；若将电极材料都改为石墨，电解质溶液改为MnSO4溶液可以制备MnO2，阳极上Mn2+放电发生氧化反应而生成MnO2，根据电路中转移电子数相等计算，以此解答．

解答 解：（1）反应本质是二甲醚的燃烧，原电池二甲醚在负极发生氧化反应，氧气在正极发生还原反应，所以电子由负极a极经外电路到正极b，由图可知，a极二甲醚放电生成二氧化碳与氢离子，a电极的电极反应式为 CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2+12H+，
故答案为：a；b；CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2+12H+；
（2）电解质溶液颜色由无色变为蓝色，可说明铜被氧化，则铜为电解池的阳极，应连接电源的正极，即b极，而阴极生成氢气，则通电时发生反应的总的离子反应方程式为Cu+2H+$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Cu2++H2↑；
若将电极材料都改为石墨，电解质溶液改为MnSO4溶液可以制备MnO2，阳极上Mn2+放电发生氧化反应而生成MnO2，电极反应式为：Mn2+-2e-+2H20=MnO2+4H+；根据电路中转移电子数相等，则有CH3OCH3～12e-～6MnO2，所以二甲醚消耗23克，则理论上产生MnO2的质量为$\frac{23}{46}$×6×87=261g，
故答案为：b； Cu+2H+$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Cu2++H2↑；Mn2+-2e-+2H20=MnO2+4H+；261．

点评 本题考查原电池和电解池原理，侧重考查电极反应式的书写、计算，明确各个电极上发生的反应是解本题关键，知道电路中转移电子特点，题目难度不大．

练习册系列答案
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