Question

【题目】Ⅰ.电化学原理在化学工业中有广泛应用。下图是一个乙醇燃料电池工作时的示意图，乙池中的两个电极一个是石墨电极，一个是铁电极，工作时N电极的质量减少，请回答下列问题：

（1）M极的电极材料是___.甲池中溶液的pH值___（填“增大”、“不变”或“减小”）加入乙醇的铂电极的电极反应式为______.

（2）若在常温常压下，2g乙醇燃烧生成CO2液态H2O时放出59kJ热量，表示该反应的热化学方程式______.

Ⅱ.熔融碳酸盐燃料电池（MCFS），发明于1889年．现有一个碳酸盐燃料电池，以一定比例Li2CO3和Na2CO3低熔混合物为电解质，操作温度为650℃，在此温度下以镍为催化剂，以煤气（CO、H2的体积比为1：1）直接作燃料，其工作原理如图所示．

请回答下列问题：

（1）A极为___极,电极的电极反应方程式为______．

（2）若两个电极均为惰性电极，以此电源电解足量的CuSO4溶液．电解一段时间后，阳极上产生气体的体积为0.224L（标准状况下），则阴极上析出的金属的质量为_____g。若电解后溶液的体积为0.4L，溶液的pH约为______．

Answer 1

【答案】阴极减小C2H5OH12e+16OH=2CO32+11H2OC2H5OH（g）+3O2（g）=2CO2（g）+3H2O（g）△H=-1357kJ/mol负CO+H2-4e-+2CO32-=3CO2+H2O1.281

【解析】

Ⅰ.碱性乙醇电池为原电池,通入乙醇的电极是负极,通入氧气的电极是正极,乙池有外接电源,属于电解池,根据图片知,N是阳极，M是阴极，工作时M、N两个电极的质量都不减少，则M电极是铁,N电极是石墨；据以上分析解答。

Ⅱ. CO和H2燃料电池，CO和H2在负极发生氧化反应；用该电源电解硫酸铜溶液，总反应为2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑，据此进行相关的计算。

Ⅰ.碱性乙醇电池为原电池,通入乙醇的电极是负极,通入氧气的电极是正极,乙池有外接电源,属于电解池,根据图片知,N是阳极，M是阴极，工作时M、N两个电极的质量都不减少，则M电极是铁,N电极是石墨，

（1）通过以上分析知,M是阴极,N极是阳极, 甲池中电解总反应：2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O，氢氧化钾被消耗，碱性减弱，甲池中溶液的pH值减小；乙醇的铂电极附近发生氧化反应，乙醇被氧化为二氧化碳，在碱性环境中生成碳酸根离子，极反应为：C2H5OH12e+16OH=2CO32+11H2O；综上所述，本题答案是：阴极；减小；C2H5OH12e+16OH=2CO32+11H2O。

（2）若在常温常压下，2g乙醇燃烧生成CO2液态H2O时放出59kJ热量，则46 g乙醇燃烧生成CO2液态H2O时放出热量1357kJ；反应的热化学方程式：C2H5OH（g）+3O2（g）=2CO2（g）+3H2O（l）△H=-1357kJ/mol；综上所述，本题答案是：C2H5OH（g）+3O2（g）=2CO2（g）+3H2O（l）△H=-1357kJ/mol。

Ⅱ.（1）该燃料电池中,负极的气体按物质的量之比为1:1参与反应, A极为负极，则负极上一氧化碳、氢气失电子和碳酸根离子反应生成二氧化碳和水,电极反应式为: CO+H2-4e-+2CO32-=3CO2+H2O；综上所述，本题答案是：负；CO+H2-4e-+2CO32-=3CO2+H2O。

（2）电解硫酸铜的总反应为：2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑，阳极上产生氧气的体积为0.224L，物质的量为0.01mol，根据反应关系可知，阴极析出的金属铜的质量为0.01× 2×64=1.28g；因电解后溶液为硫酸，其物质的量为0.01×2=0.02mol，溶液中氢离子浓度为0.02×2/0.4=0.1mol/L，溶液的pH为1；综上所述，本题答案是：1.28，1。