Question

【題目】Ⅰ.電化學原理在化學工業中有廣泛應用。下圖是一個乙醇燃料電池工作時的示意圖，乙池中的兩個電極一個是石墨電極，一個是鐵電極，工作時N電極的質量減少，請回答下列問題：

（1）M極的電極材料是___.甲池中溶液的pH值___（填“增大”、“不變”或“減小”）加入乙醇的鉑電極的電極反應式為______.

（2）若在常溫常壓下，2g乙醇燃燒生成CO2液態H2O時放出59kJ熱量，表示該反應的熱化學方程式______.

Ⅱ.熔融碳酸鹽燃料電池（MCFS），發明于1889年．現有一個碳酸鹽燃料電池，以一定比例Li2CO3和Na2CO3低熔混合物為電解質，操作溫度為650℃，在此溫度下以鎳為催化劑，以煤氣（CO、H2的體積比為1：1）直接作燃料，其工作原理如圖所示．

請回答下列問題：

（1）A極為___極,電極的電極反應方程式為______．

（2）若兩個電極均為惰性電極，以此電源電解足量的CuSO4溶液．電解一段時間后，陽極上產生氣體的體積為0.224L（標準狀況下），則陰極上析出的金屬的質量為_____g。若電解后溶液的體積為0.4L，溶液的pH約為______．

Answer 1

【答案】陰極減小C2H5OH12e+16OH=2CO32+11H2OC2H5OH（g）+3O2（g）=2CO2（g）+3H2O（g）△H=-1357kJ/mol負CO+H2-4e-+2CO32-=3CO2+H2O1.281

【解析】

Ⅰ.堿性乙醇電池為原電池,通入乙醇的電極是負極,通入氧氣的電極是正極,乙池有外接電源,屬于電解池,根據圖片知,N是陽極，M是陰極，工作時M、N兩個電極的質量都不減少，則M電極是鐵,N電極是石墨；據以上分析解答。

Ⅱ. CO和H2燃料電池，CO和H2在負極發生氧化反應；用該電源電解硫酸銅溶液，總反應為2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑，據此進行相關的計算。

Ⅰ.堿性乙醇電池為原電池,通入乙醇的電極是負極,通入氧氣的電極是正極,乙池有外接電源,屬于電解池,根據圖片知,N是陽極，M是陰極，工作時M、N兩個電極的質量都不減少，則M電極是鐵,N電極是石墨，

（1）通過以上分析知,M是陰極,N極是陽極, 甲池中電解總反應：2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O，氫氧化鉀被消耗，堿性減弱，甲池中溶液的pH值減小；乙醇的鉑電極附近發生氧化反應，乙醇被氧化為二氧化碳，在堿性環境中生成碳酸根離子，極反應為：C2H5OH12e+16OH=2CO32+11H2O；綜上所述，本題答案是：陰極；減小；C2H5OH12e+16OH=2CO32+11H2O。

（2）若在常溫常壓下，2g乙醇燃燒生成CO2液態H2O時放出59kJ熱量，則46 g乙醇燃燒生成CO2液態H2O時放出熱量1357kJ；反應的熱化學方程式：C2H5OH（g）+3O2（g）=2CO2（g）+3H2O（l）△H=-1357kJ/mol；綜上所述，本題答案是：C2H5OH（g）+3O2（g）=2CO2（g）+3H2O（l）△H=-1357kJ/mol。

Ⅱ.（1）該燃料電池中,負極的氣體按物質的量之比為1:1參與反應, A極為負極，則負極上一氧化碳、氫氣失電子和碳酸根離子反應生成二氧化碳和水,電極反應式為: CO+H2-4e-+2CO32-=3CO2+H2O；綜上所述，本題答案是：負；CO+H2-4e-+2CO32-=3CO2+H2O。

（2）電解硫酸銅的總反應為：2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑，陽極上產生氧氣的體積為0.224L，物質的量為0.01mol，根據反應關系可知，陰極析出的金屬銅的質量為0.01× 2×64=1.28g；因電解后溶液為硫酸，其物質的量為0.01×2=0.02mol，溶液中氫離子濃度為0.02×2/0.4=0.1mol/L，溶液的pH為1；綜上所述，本題答案是：1.28，1。