Question

【題目】某同學設計了一組電化學裝置如圖所示，其中乙裝置中 X 為陽離子交換膜，甲醇（CH3OH）具有可燃性。

根據要求回答相關問題：

（1）寫出裝置甲中負極的電極反應式：________。

（2）裝置乙中石墨電極（C）的電極反應式為：_________。

（3）當裝置甲中消耗 0.05molO2 時，丙裝置中陽極產生氣體的體積 ____________L（標況下）；

（4）若按（3）數據，裝置乙中溶液的 pH 為_____________（溶液體積為 200mL 不變）。要使乙中溶液恢復到原來的狀態，需要加入的物質是__________，對應用量為___________mol.

Answer 1

【答案】CH3OH6e+8OH═CO32+6H2O 2Cl2e=Cl2↑ 1.68 14 HCl 0.2

【解析】

（1）燃料電池是將化學能轉變為電能的裝置，屬于原電池，投放燃料的電極是負極，投放氧化劑的電極是正極，所以通入氧氣的電極是正極，負極上甲醚失電子和氫氧根離子反應生成碳酸根離子和水，電極反應為：CH3OH6e+8OH═CO32+6H2O，正極發生還原反應，電極方程式為O2+2H2O+4e═4OH；

故答案為：CH3OH6e+8OH═CO32+6H2O；

（2）乙池有外接電源屬于電解池,鐵電極連接原電池的負極,所以是陰極,則石墨電極是陽極,陽極上氯離子放電生成氯氣,電極反應式為：2Cl2e═Cl2↑；

故答案為： 2Cl2e=Cl2↑；

（3）當裝置甲中消耗0.05molO2時，由電極方程式O2+2H2O+4e═4OH可知轉移0.2mol電子，裝置丙中陽極電極反應為：2Cl2e=Cl2↑，4OH4e=2H2O+O2↑，氯化銅物質的量n=0.1L×0.5mol/L=0.05mol，n（Cl）=0.1mol，生成氯氣電子轉移0.1mol，生成氯氣物質的量0.05mol，則氫氧根離子電解反應電子轉移0.1mol，生成氧氣0.025mol，生成氣體物質的量=0.05mol+0.025mol=0.075mol，標準狀況下氣體體積=0.075mol×22.4L/mol=1.68L；

故答案為：1.68；

（4）裝置乙中陰極發生2H2O+2e=H2+2OH，可知生成0.2molOH，溶液體積為200mL，則c（OH）=1mol/L，則pH=14。

若復原至原狀態，需HCl氣體0.2mol；

故答案為：14；HCl； 0.2。