Question

8．某實驗小組依據甲醇燃燒的反應原理，設計如圖所示的電池裝置．

①該電池負極的電極反應為CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O．
②工作一段時間后，測得溶液的pH減小填（增大、不變、減小）．
③用該電池作電源，組成如圖所示裝置（a、b、c、d均為石墨電極），甲容器裝250mL0.04mol/L CuSO₄溶液，乙容器裝400mL飽和NaCl溶液，寫出c電極的電極反應式2Cl^--2e^-=Cl₂↑，常溫下，當400mL乙溶液的pH為13時，斷開電源，則在甲醇電池中消耗O₂的體積為224mL（標準狀況），電解后向甲中加入適量下列某一種物質，可以使溶液恢復到原來狀態，該物質是CD （填寫編號）．
A．CuO        B．CuCO₃　　  C．Cu（OH）₂　　　D．Cu₂（OH）₂CO₃．

Answer 1

分析 ①在燃料電池中，負極是燃料發生失電子的氧化反應，即CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O；
②CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O，氫氧根離子被消耗；
③c電極上氯離子放電生成氯氣；根據轉移電子相等計算消耗氧氣體積；根據“析出什么加入什么”的原則確定加入物質．

解答 解：①在燃料電池中，負極是燃料發生失電子的氧化反應，即CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O，故答案為：CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O；
②CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O，氫氧根離子被消耗，所以溶液的pH減小，故答案為：減小；   
③c電極上氯離子放電生成氯氣，電極反應式為2Cl^--2e^-=Cl₂↑，乙中電池反應式為2NaCl+2H₂O=2NaOH+Cl₂↑+H₂↑，溶液中生成n（NaOH）=0.1mol/L×0.4L=0.04mol，轉移電子的物質的量=0.04mol，串聯電路中轉移電子相等，所以消耗氧氣體積=$\frac{0.04}{4}×22.4$=224mL；甲中陽極上氫氧根離子放電生成氧氣、陰極上銅離子放電生成銅，
n（CuSO₄）=0.25L×0.04mol/L=0.01mol，銅離子完全放電時轉移電子0.02mol＜0.04mol，所以陰極上還有部分氫氣生成，所以相當于析出CuO和水，可以加入CD使溶液恢復原狀，故選CD，
故答案為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑；224；CD．

點評 本題考查較綜合，根據蓋斯定律、原電池和電解池原理來分析解答即可，注意（3）③中陰極上生成的物質，為易錯點．