Question

3．若以乙醇燃料電池為電源，KOH為電解質溶液．用石墨作電極電解100mL含有如表離子的溶液．

離子	Cu2+	H+	Cl-	SO42-
c/mol•L-1	1	4	4	1

①電池工作時負極反應式為CH₃CH₂OH-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O．
②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），陽極上收集到氧氣的物質的量為0.1mol．

Answer 1

分析 ①燃料電池的負極上是燃料失電子的氧化反應，根據電解質環境書寫電極反應式；
②電解原理：陰極上顯示銅離子得電子，然后是氫離子得電子產生氫氣，在陽極上是氯離子失電子的反應，產生氯氣，然后是氫氧根離子失電子產生氧氣，一段時間后，當兩極收集到相同體積（相同條件）的氣體時，根據電子守恒計算陽極上收集到氧氣的物質的量．

解答 解：①燃料電池中，失去電子的為負極，在堿性條件下，乙醇失去電子生成碳酸根離子和水，電解反應式為：CH₃CH₂OH-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O，故答案為：CH₃CH₂OH-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O；
②陰極上顯示銅離子得電子，Cu²⁺+2e^-=Cu，100mL1mol/L的銅離子得電子物質的量是0.2mol，然后是2H⁺+2e^-=H₂↑，在陽極上是0.4mol氯離子失電子的反應，產生氯氣0.2mol，2Cl^--2e^-=Cl₂↑，轉移電子是0.4mol，然后是氫氧根離子失電子產生氧氣，4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，當兩極收集到相同體積（相同條件）的氣體時，假設產生氧氣的物質的量是x，在陽極上產生氣體是（0.2+x）mol，根據電子守恒，得到0.4+4x=0.2+2（0.2+x），解得x=0.1mol，即陽極上收集到氧氣的物質的量為0.1mol．
故答案為：0.1．

點評 本題考查電化學知識、原電池、電解池工作原理，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即可．