Question

【题目】某同学设计了一组电化学装置如图所示，其中乙装置中 X 为阳离子交换膜，甲醇（CH3OH）具有可燃性。

根据要求回答相关问题：

（1）写出装置甲中负极的电极反应式：________。

（2）装置乙中石墨电极（C）的电极反应式为：_________。

（3）当装置甲中消耗 0.05molO2 时，丙装置中阳极产生气体的体积 ____________L（标况下）；

（4）若按（3）数据，装置乙中溶液的 pH 为_____________（溶液体积为 200mL 不变）。要使乙中溶液恢复到原来的状态，需要加入的物质是__________，对应用量为___________mol.

Answer 1

【答案】CH3OH6e+8OH═CO32+6H2O 2Cl2e=Cl2↑ 1.68 14 HCl 0.2

【解析】

（1）燃料电池是将化学能转变为电能的装置，属于原电池，投放燃料的电极是负极，投放氧化剂的电极是正极，所以通入氧气的电极是正极，负极上甲醚失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，电极反应为：CH3OH6e+8OH═CO32+6H2O，正极发生还原反应，电极方程式为O2+2H2O+4e═4OH；

故答案为：CH3OH6e+8OH═CO32+6H2O；

（2）乙池有外接电源属于电解池,铁电极连接原电池的负极,所以是阴极,则石墨电极是阳极,阳极上氯离子放电生成氯气,电极反应式为：2Cl2e═Cl2↑；

故答案为： 2Cl2e=Cl2↑；

（3）当装置甲中消耗0.05molO2时，由电极方程式O2+2H2O+4e═4OH可知转移0.2mol电子，装置丙中阳极电极反应为：2Cl2e=Cl2↑，4OH4e=2H2O+O2↑，氯化铜物质的量n=0.1L×0.5mol/L=0.05mol，n（Cl）=0.1mol，生成氯气电子转移0.1mol，生成氯气物质的量0.05mol，则氢氧根离子电解反应电子转移0.1mol，生成氧气0.025mol，生成气体物质的量=0.05mol+0.025mol=0.075mol，标准状况下气体体积=0.075mol×22.4L/mol=1.68L；

故答案为：1.68；

（4）装置乙中阴极发生2H2O+2e=H2+2OH，可知生成0.2molOH，溶液体积为200mL，则c（OH）=1mol/L，则pH=14。

若复原至原状态，需HCl气体0.2mol；

故答案为：14；HCl； 0.2。