Question

如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M、N两个电极的质量都不减少，请回答下列问题：
（1）M电极的组成元素在周期表中的位置是

 

，电极名称是

 

，加入乙醇的铂电极的电极反应式为

 

．写出乙池中发生的化学反应的离子式：

 

．
（2）在此过程中，乙池中某一电极析出金属银4.32g时，甲池中理论上消耗氧气为

 

L（标准状况下）；若此时乙池溶液的体积为400mL，则乙池中溶液的pH为

 

．
（3）若在常温常压下，1g C₂H₅OH燃烧生成CO₂和液态H₂O时放出29.71kJ热量表示该反应的热化学方程式为

 

．
（4）甲烷也是一种很好的清洁能源．蕴藏在海底的“可燃冰”是高压下形成的外观像冰的甲烷水合物固体．甲烷气体燃烧的热化学方程式为：CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.3kJ/mol．356g“可燃冰”（若分子式为CH₄?9H₂O）释放的甲烷气体完全燃烧生成液态水．放出的热量为

 

kJ．

Answer 1

考点：化学电源新型电池,有关反应热的计算,热化学方程式

专题：化学反应中的能量变化,电化学专题

分析：（1）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，根据电解池的工作原理确定电解硝酸银溶液时的反应；
（2）电解硝酸银溶液时，阴极反应式为Ag⁺+e^-=Ag，阳极反应式为4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，结合电子的转移的物质的量的判断进行计算；
（3）根据热化学方程式中焓变的意义以及热化学方程式的书写方法来回答；
（4）356g CH₄?9H₂O可以释放出2 mol CH₄，再根据燃烧热的计算．

解答： 解：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，N上电极反应式为4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，乙醇电极上乙醇失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为：C₂H₅OH-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O，电解硝酸银的方程式为：4AgNO₃+2H₂O

通电  .

4Ag↓+O₂↑+4HNO₃，乙池中发生的化学反应的离子方程式为：4Ag⁺+2H₂O

通电  .

4Ag↓+O₂↑+4H⁺，
故答案为：第四周期，第ⅤⅢ族；阴极，C₂H₅OH-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O；4Ag⁺+2H₂O

通电  .

4Ag↓+O₂↑+4H⁺；
（2）n（Ag）=

4.32g

108g/mol

=0.04mol，根据Ag⁺+e^-=Ag可知转移电子为0.04mol，甲池中通入氧气的一极为正极，反应式为2O₂+8H⁺+8e^-=4H₂O，则消耗n（O₂）=

1

4

×0.04mol=0.01mol，V（O₂）=0.01mol×22.4L/mol=0.224L；乙池中某一电极析出金属银4.32g时，同时产生氢离子的物质的量是0.04mol，则其浓度是0.1mol/L，所以溶液的pH=1，故答案为：0.224，1；
（3）1g C₂H₅OH燃烧生成CO₂和液态H₂O时放出29.71kJ热量，则1mol乙醇燃烧放出的热量=

29.7kJ 1g

46g/mol

=1366.7kJ，所以其热化学反应方程式为：C₂H₅OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+3H₂O（l）△H=-1366.7kJ/mol，
故答案为：C₂H₅OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+3H₂O（l）△H=-1366.7kJ/mol；
（4）356 g CH₄?9H₂O可以释放出2 mol CH₄，已知甲烷的燃烧热为890.3 kJ/mol，则890.3 kJ/mol×2 mol=1 780.6 kJ；
故答案为：1780.6．

点评：本题考查了原电池原理和电解池原理，明确原电池和电解池电极上发生反应的类型即可分析解答本题，难度不大，注意电极反应式的书写与电解质溶液的酸碱性有关．