Question

7．如圖是一個乙醇燃料電池工作時的示意圖，乙池中的兩個電極一個是石墨電極，一個是鐵電極，工作時M、N兩個電極的質量都不減少，請回答下列問題：
（1）加入乙醇的Pt電極的電極反應式為C₂H₅OH-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O．
（2）在工作過程中，乙池中兩電極均收集到標準狀況下224mL氣體時，甲池中理論上消耗氧氣的體積為224mL（標準狀況下）；若此時乙池溶液體積為200mL，則乙池中溶液的pH為1．
（3）若要使（2）中乙池的溶液完全恢復到起始狀態(tài)，可向乙池中加入C（填代號）
A．0.01molCu       B．0.01molCuO       　C．0.01molCu（OH）₂
D．0.01molCuCO₃  E．0.01molCuSO₄F．0.005molCu₂（OH）₂CO₃．

Answer 1

分析 堿性乙醇電池為原電池，通入乙醇的電極是負極，通入氧氣的電極是正極，乙池有外接電源，屬于電解池，根據(jù)圖片知，N是陽極，M是陰極，工作時M、N兩個電極的質量都不減少，則M電極是鐵，N電極是石墨，結合電子轉移的物質的量的判斷進行計算．

解答 解：①乙醇電極上乙醇失電子和氫氧根離子反應生成碳酸根離子和水，電極反應式為：C₂H₅OH-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O，
故答案為：C₂H₅OH-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O；
②N是陽極，析出的是氧氣，則其n（O₂）=$\frac{0.224L}{22.4L/mol}$=0.01mol，則轉移電子為0.04mol，
甲池中通入氧氣的一極為正極，反應式為2O₂+8H⁺+8e^-=4H₂O，則消耗n（O₂）=$\frac{1}{4}$×0.04mol=0.01mol，
V（O₂）=0.01mol×22.4L/mol=0.224L=224ml；
乙池中的電解反應為：2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+4H⁺+O₂↑，+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑，兩電極均收集到標準狀況下224mL氣體，則電解硫酸銅時生成的氧氣為112ml，其物質的量為：0.005mol；所以電解生成的氫離子為0.005mol×4=0.02mol，所以氫離子的濃度是0.1mol/L，所以溶液的pH=1，
故答案為：224，1；
③乙池中的電解反應為：2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+4H⁺+O₂↑，+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑，反應生成氧氣和氫氣均為0.01mol，Cu為0.01mol；若要使②中乙池的溶液完全恢復到起始狀態(tài)，需加入的物質含有0.02molH原子、0.02molO原子和0.01molCu原子，所以可加0.01mol Cu（OH）₂；
故答案為：C．

點評 本題考查了原電池和電解池原理，側重于學生的分析能力的考查，注意把握原電池和電解池的工作原理以及電極方程式的書寫，電子守恒在計算中的應用，學習中注意相關基礎知識的積累，難度中等．