Question

【題目】科學(xué)家利用太陽能分解水生成的氫氣在催化劑作用下與二氧化碳反應(yīng)生成甲醇和水，并開發(fā)出以甲醇為燃料的燃料電池．已知圖甲池為甲醇燃
料電池；乙池中的兩個(gè)電極均為石墨電極，乙池中盛有100mL 3.00mol．L﹣1的CuSO4溶液．請(qǐng)回答下列問題：

（1）M的電極反應(yīng)式為
（2）當(dāng)乙池中某一電極析出金屬銅6.4g時(shí)，甲池中理論上消耗氧氣為多少L．（標(biāo)準(zhǔn)狀況）
（3）若乙池中兩電極產(chǎn)生的氣體恰好相等時(shí)（假設(shè)標(biāo)準(zhǔn)狀況下），理論上需通入g甲醇．

Answer 1

【答案】
（1）Cu2++2e﹣=Cu
（2）1.12
（3）6.4
【解析】解：（1）燃料電池的正極上是氧氣發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，電解池中，和電源的正極相連的是陽極，該極上發(fā)生氧化反應(yīng)，所以N是陽極，M是陰極，M極上電極反應(yīng)為：Cu2++2e﹣=Cu，所以答案是：Cu2++2e﹣=Cu；
（2.）乙池中M電極析出金屬銅6.4g，根據(jù)電極反應(yīng)：Cu2++2e﹣=Cu，析出金屬銅6.4g即0.1mol，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是0.2mol，在燃料電池的正極上發(fā)生電極反應(yīng)：
O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣ ， 當(dāng)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是0.2mol時(shí)，消耗氧氣的物質(zhì)的量是0.05mol，體積是0.05mol×22.4L/mol=1.12L，
所以答案是：1.12；
（3.）乙池中發(fā)生的反應(yīng)分別是：陽極上：4OH﹣=O2↑+2H2O+4e﹣ ， 陽極上Cu2++2e﹣=Cu，2H++2e﹣=H2↑，100mL3.00molL﹣1的CuSO4溶液中銅離子物質(zhì)的量是：0.3mol，銅離子得電子的是0.6mol，若兩電極產(chǎn)生的氣體恰好相等時(shí)（假設(shè)標(biāo)準(zhǔn)狀況下），設(shè)均為nmol，則2n+0.6=4n，解得n=0.3，即裝置在轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是1.2mol，甲醇燃料電池的負(fù)極上發(fā)生反應(yīng)：CH3OH+8OH﹣﹣6e﹣=CO32﹣+6H2O，當(dāng)轉(zhuǎn)移電子是1.2mol，消耗甲醇的物質(zhì)的量是0.2mol，質(zhì)量是0.2mol×32g/mol=6.4g，
所以答案是：6.4．