Question

20．由甲醇、氧氣和NaOH溶液構成的新型手機電池，可使手機連續使用一個月才充一次電．
①該電池負極的電極反應式為CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O；
②若以該電池為電源，用石墨做電極電解200mL含有如下離子的溶液．

離子	Cu2+	H+	Cl-	SO42-
c/mol•L-1	0.5	2	2	0.5

電解一段時間后，當兩極收集到相同體積（相同條件）的氣體時（忽略溶液體積的變化及電極產物可能存在的溶解現象）陽極上發生的電極反應式為2Cl^--2e^-=Cl₂↑；4OH^--4e-=2H₂O+O₂↑．

Answer 1

分析 ①甲醇燃料電池甲醇在負極失電子，堿溶液中生成碳酸鹽，依據溶液中氫氧根離子配平電荷守恒；
②根據原電池原理，正極O₂得到電子生成負極O^2-；依據電解原理和溶液中離子放電順序，結合電子守恒和電極反應計算得到．

解答 解：①燃料電池，電池的一個電極通 入空氣，另一個電極通入甲醇氣體，電解質是氫氧化鈉溶液，根據原電池原理，正極電極反應是O₂得到電子生成氫氧根離子^-：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，負極電極反應：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O；
故答案為：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O；
②燃料電池，電池的一個電極通入空氣，另一個電極通入甲醇氣體，電解質是氫氧化鈉溶液，根據原電池原理，正極電極反應是O₂得到電子生成氫氧根離子：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，負極電極反應：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O；電解一段時間后，當兩極收集到相同體積（相詞條件）的氣體時（忽略溶液體積的變化及電極產物可能存在的溶解現象），根據電極反應：
陽極電極反應為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，4OH^--4e-=2H₂O+O₂↑，
             0.4mol 0.4mol   0.2mol 4x      x
陰極電極反應為：Cu²⁺+2e^-=Cu，
          0.1mol 0.2mol 0.1mol
2H⁺+2e^-=H₂↑；    2H⁺+2e^-=H₂↑；
0.4mol 0.4mol 0.2mol 2x   x
依據電子守恒0.4+4x=0.2+0.4+2x，x=0.1mol，陽極上收集到氧氣的物質的量0.1mol，所以陽極上發生的反應是2Cl^--2e^-=Cl₂↑；4OH^--4e-=2H₂O+O₂↑．
故答案為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑；4OH^--4e-=2H₂O+O₂↑．

點評 本題考查原電池和電解池的工作原理以及電極反應的書寫和計算知識，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．