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【题目】据报道,某种以甲醇为原料,以KOH为电解质的用于手机的可充电的高效燃料电池,充一次电可连续使用较长时间。下图是一个电化学过程的示意图。已知甲池的总反应式为:2CH3OH+3O2+4KOH2K2CO3+6H2O。

请填空:

(1)充电时,①燃料电池的负极与电源________极相连。

②阳极的电极反应式为:________________________。

(2)放电时:负极的电极反应式为:__________________。

(3)在此过程中若完全反应,乙池中A极的质量增加648 g,则甲池中理论上消耗O2____________L(标准状况)。

(4)若在常温常压下,1 g CH3OH燃料生成CO2和液态H2O时放热22.68 kJ,表示该反应的热化学方程式为:____________________。

【答案】负 4OH--4e-=2H2O+O2↑ CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O 33.6 CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-725.76 kJ·mol-1

【解析】

(1)充电时,原电池负极与电源负极相连,作阴极,发生还原反应;阳极失电子发生氧化反应;

(2)放电时,负极上甲醇失电子发生氧化反应;

(3)乙池中A极为阴极,银离子得电子发生还原反应,根据转移电子相等计算氧气的体积;

(4)根据物质反应放出的热量与反应的物质多少呈正比计算反应热,然后书写热化学方程式。

(1)①充电时,燃料电池负极与电源负极相连;

②阳极上氢氧根离子失电子发生氧化反应,电极反应式为:4OH--4e-=2H2O+O2↑;

(2)放电时,甲醇失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水,所以电极反应式为:CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O;

(3)乙池中A电极上Ag+得电子发生还原反应,当乙池中A电极的质量增加648g,n(Ag)==6mol,则根据同一闭合回路中电子转移数目相等可知:在甲池中理论上消耗O2体积V(O2)=33.6L。

(4)若在常温常压下,1g CH3OH燃料生成CO2和液态H2O时放热22.68 kJ,由于1mol甲醇的质量是32g,所以1mol CH3OH燃料生成CO2和液态H2O时放热22.68 kJ×32=725.76 kJ,所以表示该反应的热化学方程式为:CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-725.76 kJ·mol-1。

练习册系列答案
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A.在0~a范围内,只发生中和反应

B.a=0.3

C.ab段发生反应的离子方程式为CO32-+2H+=CO2↑+H2O

D.原混合溶液中NaOH与Na2CO3的物质的量之比为1∶2

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B.放电时,A1极上的电势比FePO4极上的高

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(1)由于O2和H2O(g)的存在对该实验有较大影响,实验中应通入气体X作为保护气,试管中的固体药品可选用________(填序号)。

a.石灰石   b.锌粒   c.纯碱

(2)实验开始时,必须先通一段时间X气体,再加热反应物,其理由是 ___________________________;当反应引发后,移走酒精灯,反应能继续进行,其原因是______________________。

(3)反应结束后,待冷却至常温时,往反应后的混合物中加入稀盐酸,可观察到闪亮的火星,产生此现象的原因是副产物Mg2Si遇盐酸迅速反应生成SiH4(硅烷)气体,然后SiH4自燃.用化学方程式表示这两个反应①________________________②___________________.

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