Question

【題目】某同學設計了一個甲醇(CH3OH)燃料電池，并用該電池電解200mL一定濃度NaCl與CuSO4混合溶液，其裝置如圖1：

（1）25℃，1.01×105Pa時16g液態(tài)甲醇完全燃燒，當恢復至原狀態(tài)時，放出362.9kJ熱量，此反應的熱化學方程式為 。

（2）寫出甲中通入甲醇這一極的電極反應式 。

（3）鐵電極上反應的現(xiàn)象為：先有紅色的物質析出，后 。

石墨電極上產生的氣體是 。

（4）理論上乙中兩極所得氣體的體積隨時間變化的關系如圖2所示（氣體體積已換算成標準狀況下的體積）原混合溶液中CuSO4的物質的量濃度 mol·L-1。（假設溶液體積不變）

Answer 1

【答案】（1）2CH3OH(l)＋3O2(g) = 2CO2(g)＋4H2O(l) ΔH=-1451.6KJ/mol

（2）CH3OH - 6e-+ 8OH- = CO32 -+ 6H2O

（3）有氣泡產生 Cl2、O2

（4） 0.1

【解析】

試題分析：（1）16g液態(tài)甲醇完全燃燒，即16/32 =0.5mol的甲醇對應362.9kJ熱量，據(jù)化學方程式，放出熱量4x362.9=1451.6, 熱化學方程式為2CH3OH(l)＋3O2(g) = 2CO2(g)＋4H2O(l) ΔH=-1451.6KJ/mol

（2）在燃料電池的中，負極上是燃料發(fā)生失電子的氧化反應，在堿性環(huán)境下，甲醇失電子的過程為：CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O；

（3）石墨為陽極、鐵電極為陰極，開始Cl-在陽極放電生成氯氣，陰極Cu2+放電生成Cu，隨著電解的繼續(xù)，變成電解水放出氫氣和氧氣。

（4）圖丙中Ⅰ表示陰極產生的氣體，Ⅱ表示陽極產生的氣體，t1前電極反應式為：陽極2Cl--4e-=Cl2↑，t2點后電極反應式為：陽極4OH--4e-=O2↑+2H2O，

由圖可知，產生氯氣為224mL，則由2Cl--2e-=Cl2↑可知，n（NaCl）=(0.224/22.4) ×2=0.02mol，所以c（NaCl）=0.02/0.2=0.1mol/L，

由t2時生成氧氣為112mL，n（O2）=0.112/22.4=0.005mol，則共轉移電子為0.02mol+0.005mol×4=0.04mol，

根據(jù)電子守恒及Cu2++2e-=Cu可知，n（CuSO4）=0.04mol/2=0.02mol，所以c（CuSO=0.02mol/0.2L=0.1mol/L，