Question

【题目】某同学设计了一个甲醇(CH3OH)燃料电池，并用该电池电解200mL一定浓度NaCl与CuSO4混合溶液，其装置如图1：

（1）25℃，1.01×105Pa时16g液态甲醇完全燃烧，当恢复至原状态时，放出362.9kJ热量，此反应的热化学方程式为 。

（2）写出甲中通入甲醇这一极的电极反应式 。

（3）铁电极上反应的现象为：先有红色的物质析出，后 。

石墨电极上产生的气体是 。

（4）理论上乙中两极所得气体的体积随时间变化的关系如图2所示（气体体积已换算成标准状况下的体积）原混合溶液中CuSO4的物质的量浓度 mol·L-1。（假设溶液体积不变）

Answer 1

【答案】（1）2CH3OH(l)＋3O2(g) = 2CO2(g)＋4H2O(l) ΔH=-1451.6KJ/mol

（2）CH3OH - 6e-+ 8OH- = CO32 -+ 6H2O

（3）有气泡产生 Cl2、O2

（4） 0.1

【解析】

试题分析：（1）16g液态甲醇完全燃烧，即16/32 =0.5mol的甲醇对应362.9kJ热量，据化学方程式，放出热量4x362.9=1451.6, 热化学方程式为2CH3OH(l)＋3O2(g) = 2CO2(g)＋4H2O(l) ΔH=-1451.6KJ/mol

（2）在燃料电池的中，负极上是燃料发生失电子的氧化反应，在碱性环境下，甲醇失电子的过程为：CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O；

（3）石墨为阳极、铁电极为阴极，开始Cl-在阳极放电生成氯气，阴极Cu2+放电生成Cu，随着电解的继续，变成电解水放出氢气和氧气。

（4）图丙中Ⅰ表示阴极产生的气体，Ⅱ表示阳极产生的气体，t1前电极反应式为：阳极2Cl--4e-=Cl2↑，t2点后电极反应式为：阳极4OH--4e-=O2↑+2H2O，

由图可知，产生氯气为224mL，则由2Cl--2e-=Cl2↑可知，n（NaCl）=(0.224/22.4) ×2=0.02mol，所以c（NaCl）=0.02/0.2=0.1mol/L，

由t2时生成氧气为112mL，n（O2）=0.112/22.4=0.005mol，则共转移电子为0.02mol+0.005mol×4=0.04mol，

根据电子守恒及Cu2++2e-=Cu可知，n（CuSO4）=0.04mol/2=0.02mol，所以c（CuSO=0.02mol/0.2L=0.1mol/L，