Question

3．若以乙醇燃料电池为电源，KOH为电解质溶液．用石墨作电极电解100mL含有如表离子的溶液．

离子	Cu2+	H+	Cl-	SO42-
c/mol•L-1	1	4	4	1

①电池工作时负极反应式为CH₃CH₂OH-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O．
②电解一段时间后，当两极收集到相同体积（相同条件）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物质的量为0.1mol．

Answer 1

分析 ①燃料电池的负极上是燃料失电子的氧化反应，根据电解质环境书写电极反应式；
②电解原理：阴极上显示铜离子得电子，然后是氢离子得电子产生氢气，在阳极上是氯离子失电子的反应，产生氯气，然后是氢氧根离子失电子产生氧气，一段时间后，当两极收集到相同体积（相同条件）的气体时，根据电子守恒计算阳极上收集到氧气的物质的量．

解答 解：①燃料电池中，失去电子的为负极，在碱性条件下，乙醇失去电子生成碳酸根离子和水，电解反应式为：CH₃CH₂OH-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O，故答案为：CH₃CH₂OH-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O；
②阴极上显示铜离子得电子，Cu²⁺+2e^-=Cu，100mL1mol/L的铜离子得电子物质的量是0.2mol，然后是2H⁺+2e^-=H₂↑，在阳极上是0.4mol氯离子失电子的反应，产生氯气0.2mol，2Cl^--2e^-=Cl₂↑，转移电子是0.4mol，然后是氢氧根离子失电子产生氧气，4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，当两极收集到相同体积（相同条件）的气体时，假设产生氧气的物质的量是x，在阳极上产生气体是（0.2+x）mol，根据电子守恒，得到0.4+4x=0.2+2（0.2+x），解得x=0.1mol，即阳极上收集到氧气的物质的量为0.1mol．
故答案为：0.1．

点评 本题考查电化学知识、原电池、电解池工作原理，题目难度中等，做题时注意电极的判断和电极反应的书写，注意串联电路中各电极转移的电子数目相等，利用反应的方程式计算即可．