Question

随着科学技术的进步，人们研制了多种甲醇质子交换膜燃料电池，以满足不同的需求．
（1）已知CH₃OH（g）+

3

2

O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-192.9kJ/mol又知H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44kJ/mol，请写出32g的CH₃OH（g）完全燃烧生成液态水的热化学方程式

 

．
（2）如图是某笔记本电脑用甲醇质子交换膜燃料电池的结构示意图．甲醇在催化剂作用下提供质子和电子，电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应，电池总反应为：2CH₃OH+3O₂=2CO₂+4H₂O．则c电极是

 

（填“正极”或“负极”），c电极上发生的电极反应式是

 

．

（3）将上述甲醇质子交换膜燃料电池连接惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液，通电一段时间后，向所得溶液中加入0.1molCu （OH）₂后恰好恢复到电解前的浓度．则电解过程中转移的电子数为

 

个．
（4）若某反应为：Cu+2H₂O=Cu（OH）₂+H₂↑，请判断该反应属于原电池反应还是电解池反应，将装置图画在右边方框中．

Answer 1

考点：用盖斯定律进行有关反应热的计算,电极反应和电池反应方程式,电解原理

专题：化学反应中的能量变化,电化学专题

分析：（1）32g的CH₃OH的物质的量为1mol，结合盖斯定律计算；
（2）原电池中电子从负极经外电路流向正极，负极反应氧化反应；
（3）根据电解池的工作原理，要想让电解后的电解质复原，则遵循的原则是：出什么加什么，加入 Cu（OH）₂后溶液与电解前相同，则铜离子和氢氧根放电；
（4）铜和盐酸或硫酸不反应，和硝酸反应不生成氢气，所以该反应不是自发的进行氧化还原反应，该装置是电解池；铜作阳极，电解质溶液为酸．

解答： 解：（1）已知①CH₃OH（g）+

3

2

O₂=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-192.9KJ/mol，②H₂O（l）=H₂O（g）△=44KJ/mol，
利用盖斯定律将①-②×2可得CH₃OH（g）+

3

2

O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）
△H=（-192.9kJ/mol）-44KJ/mol×2=-280.9kJ/mol，
故答案为：CH₃OH（g）+

3

2

O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-280.9kJ/mol；
（2）原电池中电子从负极经外电路流向正极，根据电子流向可知c电极为负极，
甲醇在负极上发生氧化反应，电极反应式为CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺，
故答案为：负极；CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺；
（3）Cu（OH）₂从组成上可看成CuO?H₂O，加入0.1 mol Cu（OH）₂后恰好恢复到电解前的浓度，即电解生成了0.1 mol H₂SO₄ ，并电解了0.1 mol H₂O ，由电解的总反应式：
2H₂O+?2CuSO₄

电解  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄ 转移电子
                           2mol   4mol
                          0.1mol   0.2mol 
2H₂O

电解  .

2H₂↑+O₂↑ 转移电子
2mol                  4mol
0.1mol                0.2mol
所以电解过程中共转移电子为0.4 mol，故答案：0.4NA；
（4）铜和硫酸反应中，该反应不能自发进行，所以选择电解池，失电子的是金属铜，金属Cu一定做阳极，电解质为硫酸，即，
故答案为：电解池；．

点评：本题主要考查了盖斯定律的应用、电化学中电极方程式的书写及其计算，关键要在理解燃料电池盒电解池原理的基础上进行解题，题目难度不大．