Question

（1）圖1裝置發生反應的離子方程式為                            。
 
（2）圖2裝置中甲燒杯盛放100 mL 0.2 mol·L^－1的NaCl溶液，乙燒杯盛放100 mL 0.5 mol·L^－1L的CuSO₄溶液。反應一段時間后，停止通電。向甲燒杯中滴入幾滴酚酞溶液，觀察到石墨電極附近首先變紅。

① 電源的M端為      極，甲燒杯中鐵電極的電極反應為                     。
② 乙燒杯中電解反應的化學方程式為               。
③ 停止電解，取出Cu電極，洗滌、干燥、稱量、電極增重 0.64 g，甲燒杯中產生的氣體標準狀況下體積為       mL 。
（3）圖3是甲醇燃料電池（電解質溶液為KOH溶液）結構示意圖，寫出 b處的電極反應式                   ，

甲醇燃料電池的總反應化學方程式                   。

Answer 1

（14分）
（1）2Fe³⁺ + Cu = 2Fe²⁺ + Cu²⁺（2分）
（2）① 正（2分），  Fe - 2e^-= Fe²⁺（2分）
② 2CuSO₄+ 2H₂O2Cu + O₂↑ + 2H₂SO₄ （2分）  ③ 224（2分）
（3）O₂+4e^-+2H₂O = 4OH^-（2分）  2CH₃OH+4KOH+3O₂= 2K₂CO₃ +6H₂O（2分）

試題分析：（1）Fe³⁺與Cu發生氧化還原反應，離子方程式為2Fe³⁺ + Cu = 2Fe²⁺ + Cu²⁺。
（2）①反應一段時間后，停止通電．向甲燒杯中滴入幾滴酚酞，觀察到石墨電極附近首先變紅，說明在石墨電極上生成OH^-離子，電極反應為：2H₂O+2e^-═2OH^-+H₂↑，
發生還原反應，為電解池的陰極，連接電源的負極，即M端為正極，M端為負極，陽極反應為Fe-2e^-═Fe²⁺，故答案為：正；Fe-2e^-═Fe²⁺；
②乙燒杯電解硫酸銅溶液，石墨為陽極，電極反應為4OH^--4e^-═O₂↑+H₂O，Cu為陰極，電極反應為Cu²⁺+2e^-═Cu，電解的總反應為2Cu²⁺+2H₂O2Cu+O₂↑+4H⁺，
故答案為：2Cu²⁺+2H₂O2Cu+O₂↑+4H⁺；
③取出Cu電極，洗滌、干燥、稱量、電極增重0.64g，則生成Cu的物質的量為0.64g/64(g/mol) =0.01mol，轉移的電子的物質的量為0.01mol×2=0.02mol，
根據甲燒杯產生氣體的電極反應計算生成氣體的體積，
2H₂O+2e^-═2OH^-+H₂↑，
2mol          22.4L
0.02mol          V
V=(22.4l*0.02mol)/2mol=0.224L，即224ml，故答案為：224。
（3）B極是陽極，通入的O₂，得到電子，電極反應式為O₂+4e^-+2H₂O= 4OH^-。電解質溶液為KOH溶液，甲烷反應生成的CO₂會和KOH反應，故甲醇燃料電池的總反應化學方程式2CH₃OH+4KOH+3O₂= 2K₂CO₃ +6H₂O。
點評：本題考查電化學知識，題目難度中等，做題時注意電極的判斷和電極反應的書寫，注意串聯電路中各電極轉移的電子數目相等，利用反應的方程式計算。