Question

6．如图是一个乙醇燃料电池工作时的示意图，乙池中的两个电极一个是石墨电极，一个是铁电极，工作时M、N两个电极的质量都不减少，请回答下列问题：
（1）M电极的材料是铁，电极名称是阴极，N的电极反应式为4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，加入乙醇的铂电极的电极反应C₂H₅OH-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O．
（2）在此过程中，乙池中某一电极析出金属银4.32g时，甲池中理论上消耗氧气为0.224L（标准状况下）；若此时乙池溶液的体积为400mL，则乙池中溶液的pH为1．

Answer 1

分析 （1）碱性乙醇燃料电池中通入乙醇的一极为原电池的负极，通入氧气的一极为原电池的正极，乙池为电解池，乙池中的两个电极一个是石墨电极，一个是铁电极，工作时M、N两个电极的质量都不减少，N连接原电池的正极，应为电解池的阳极，则应为石墨材料，M为电解池的阴极，为铁电极，据此解答即可；
（2）n（Ag）=$\frac{4.32g}{108g/mol}$=0.04mol，根据Ag⁺+e^-=Ag可知转移电子为0.04mol，结合电子的转移的物质的量的判断进行计算．

解答 解：（1）碱性乙醇燃料电池中通入乙醇的一极为原电池的负极，负极上乙醇失电子发生氧化反应，电极反应式为C₂H₅OH-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O，通入氧气的一极为原电池的正极，电极反应式为：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，乙池为电解池，乙池中的两个电极一个是石墨电极，一个是铁电极，工作时M、N两个电极的质量都不减少，N连接原电池的正极，应为电解池的阳极，则应为石墨材料，N为阳极，电极反应式是4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，M为阴极，电极材料是Fe，
故答案为：铁；阴极；4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑；C₂H₅OH-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O；
（2）n（Ag）=$\frac{4.32g}{108g/mol}$=0.04mol，根据Ag⁺+e^-=Ag可知转移电子为0.04mol，甲池中通入氧气的一极为正极，反应式为2O₂+8H⁺+8e^-=4H₂O，则消耗n（O₂）=$\frac{1}{4}$×0.04mol=0.01mol，V（O₂）=0.01mol×22.4L/mol=0.224L，
所以乙池同时产生氢离子的物质的量是0.04mol，则其浓度是0.1mol/L，所以溶液的pH=1；
故答案为：0.224；1．

点评 本题考查了原电池原理和电解池原理，明确原电池和电解池电极上发生反应的类型即可分析解答本题，题目难度中等．