Question

【題目】甲醇(CH3OH)是一種綠色能源。如圖所示，某同學設計一個甲醇燃料電池并探究氯堿工業原理和粗銅的精煉原理，其中乙裝置中X為陽離子交換膜．

根據要求回答相關問題：

(1)寫出負極的電極反應式__________________________________．

(2)鐵電極為______(填“陽極”或“陰極” )，石墨電極(C)的電極反應式為______________．

(3)若在標準狀況下，有2.24L氧氣參加反應，丙裝置中陰極析出銅的質量為______g。假設乙裝置中溶液足量，若在標準狀況下有448mL氧氣參加反應，則乙裝置中陽離子交換膜左側溶液質量將增加_______g.

(4)若將乙裝置中兩電極位置互換，其他裝置不變，此時乙裝置中發生的總反應式________________________________

Answer 1

【答案】CH3OH+8OH--6e-＝CO32-+6H2O 陰極 2Cl--2e-=Cl2↑ 12.8 1.76 Fe+2H2O Fe(OH)2 +H2↑

【解析】

（1）燃料電池中通入氧化劑氧氣的電極是正極，燃料為負極，寫出電極反應式；

（2）鐵電極連接原電池負極而作電解池陰極，碳作陽極，電解氯化鈉飽和溶液時，陽極上氯離子放電；

（3）根據轉移電子守恒進行計算。

（1）燃料電池中通入氧化劑氧氣的電極是正極，正極上得電子發生還原反應，負極上燃料失電子和氫氧根離子發生氧化反應生成水，電極反應式為CH3OH+8OH--6e-＝CO32-+6H2O，
正確答案：CH3OH+8OH--6e-＝CO32-+6H2O。
（2）鐵電極連接原電池負極而作電解池陰極，碳作陽極，電解氯化鈉飽和溶液時，陽極上氯離子放電，電極反應式為2Cl--2e-=Cl2↑，
正確答案：陰極；2Cl--2e-=Cl2↑；
（3）若在標準狀況下，有2.24L氧氣參加反應，乙裝置中鐵電極上氫離子放電生成氫氣，根據轉移電子守恒得：丙裝置中陰極上銅離子得電子生成銅單質，析出銅的質量m(Cu)==12.8g；

若在標準狀況下有448mL氧氣參加反應，轉移電子為左側溶液生成氫氣，鈉離子過來，差量法進行計算

2Na+～H2～ 2e- △m

46g 2g 2mol 44g

溶液質量增加×0.08mol=1.76g；

正確答案：12.8 1.76。

（3）若將乙裝置中兩電極位置互換，陽極為鐵，鐵失電子；陰極氫離子得電子；電極反應式Fe+2H2O Fe(OH)2 +H2↑；

正確答案：Fe+2H2O Fe(OH)2 +H2↑