Question

【題目】（1）2004年美國圣路易斯大學研制了一種新型的乙醇電池，它用磺酸類質子溶劑，在200°C左右時供電，電池示意如圖所示：

①____極（填a或b）為電池的正極，電池工作時電子的流向為_______（填a→b或b→a）

②寫出該電池負極的電極反應式________________________________________

(2)圖中X為電源，Y為浸透飽和食鹽水和酚酞試液的濾紙，濾紙中央滴有一滴KMnO4溶液，通電后Y中央的紫紅色斑向d端擴散。

①Y中總反應的化學方程式為_____________________，濾紙上c點附近會變________色。

②電解一段時間后，Z產生280 mL的氣體(標準狀況下)，此時溶液的體積為500 mL，假設溶液中還有AgNO3存在，則Z中溶液的pH是________，需加入________g的________可使溶液復原。

Answer 1

【答案】b a→b C2H5OH-12e－+3H2O＝12H++2CO2↑ 2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ 紅 1 5.8 Ag2O

【解析】

（1）在燃料電池中，燃料在負極發生失電子的反應，電流在電路中從正極流向負極；

（2）紫紅色斑即MnO4－向d端擴散，根據陰離子向陽極移動的原理，可知d端為陽極，即b為正極，a為負極，c為陰極。

(1)NaCl溶液中H＋放電，產生OH－，c點附近會變紅色。(2)電解AgNO3溶液時，Pt為陽極，溶液中的OH－放電：4OH－－4e－=O2↑＋2H2O，當有280 mL即0.012 5 mol的氣體生成時，轉移0.05 mol的電子，溶液中產生n(H＋)＝0.05 mol，即pH＝1。

Ag為陰極，溶液中的Ag＋得電子，生成銀0.05 mol。脫離體系的是銀元素和氧元素，且n(Ag)∶n(O)＝2∶1，所以可以加入0.025 mol 的Ag2O或Ag2CO3。

（1）①燃料電池中，燃料乙醇在負極發生失電子的反應，氧氣是在正極上發生得電子的反應，電流在電路中從正極流向負極，根據質子移動方向，可以知道b是正極，a是負極，故答案為：b；b→a；

②該電池負極的電極反應式為：C2H5OH+3H2O-12e－=2CO2+12H＋；

（2）紫紅色斑即MnO4－向d端擴散，根據陰離子向陽極移動的原理，可知d端為陽極，即b為正極，a為負極，c為陰極。

(1)Y中總反應的化學方程式為：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，NaCl溶液中H＋放電，產生OH－，c點附近會變紅色。

(2)電解AgNO3溶液時，Pt為陽極，溶液中的OH－放電：4OH－－4e－=O2↑＋2H2O，當有280 mL即0.012 5 mol的氣體生成時，轉移0.05 mol的電子，溶液中產生n(H＋)＝0.05 mol，c(H＋)＝0.05 mol/0.5L= 0.1 mol·L－1，即pH＝1。

Ag為陰極，溶液中的Ag＋得電子，生成銀0.05 mol。脫離體系的是銀元素和氧元素，且n(Ag)∶n(O)＝2∶1，所以可以加入0.025 mol 的Ag2O或Ag2CO3。Ag2O質量為0.025mol×（108×2+16）g·mol－1=5.8g或Ag2CO3質量為0.025mol×（108×2+60）g·mol－1=6.9g。