Question

（1）图1装置发生反应的离子方程式为                            。
 
（2）图2装置中甲烧杯盛放100 mL 0.2 mol·L^－1的NaCl溶液，乙烧杯盛放100 mL 0.5 mol·L^－1L的CuSO₄溶液。反应一段时间后，停止通电。向甲烧杯中滴入几滴酚酞溶液，观察到石墨电极附近首先变红。

① 电源的M端为      极，甲烧杯中铁电极的电极反应为                     。
② 乙烧杯中电解反应的化学方程式为               。
③ 停止电解，取出Cu电极，洗涤、干燥、称量、电极增重 0.64 g，甲烧杯中产生的气体标准状况下体积为       mL 。
（3）图3是甲醇燃料电池（电解质溶液为KOH溶液）结构示意图，写出 b处的电极反应式                   ，

甲醇燃料电池的总反应化学方程式                   。

Answer 1

（14分）
（1）2Fe³⁺ + Cu = 2Fe²⁺ + Cu²⁺（2分）
（2）① 正（2分），  Fe - 2e^-= Fe²⁺（2分）
② 2CuSO₄+ 2H₂O2Cu + O₂↑ + 2H₂SO₄ （2分）  ③ 224（2分）
（3）O₂+4e^-+2H₂O = 4OH^-（2分）  2CH₃OH+4KOH+3O₂= 2K₂CO₃ +6H₂O（2分）

试题分析：（1）Fe³⁺与Cu发生氧化还原反应，离子方程式为2Fe³⁺ + Cu = 2Fe²⁺ + Cu²⁺。
（2）①反应一段时间后，停止通电．向甲烧杯中滴入几滴酚酞，观察到石墨电极附近首先变红，说明在石墨电极上生成OH^-离子，电极反应为：2H₂O+2e^-═2OH^-+H₂↑，
发生还原反应，为电解池的阴极，连接电源的负极，即M端为正极，M端为负极，阳极反应为Fe-2e^-═Fe²⁺，故答案为：正；Fe-2e^-═Fe²⁺；
②乙烧杯电解硫酸铜溶液，石墨为阳极，电极反应为4OH^--4e^-═O₂↑+H₂O，Cu为阴极，电极反应为Cu²⁺+2e^-═Cu，电解的总反应为2Cu²⁺+2H₂O2Cu+O₂↑+4H⁺，
故答案为：2Cu²⁺+2H₂O2Cu+O₂↑+4H⁺；
③取出Cu电极，洗涤、干燥、称量、电极增重0.64g，则生成Cu的物质的量为0.64g/64(g/mol) =0.01mol，转移的电子的物质的量为0.01mol×2=0.02mol，
根据甲烧杯产生气体的电极反应计算生成气体的体积，
2H₂O+2e^-═2OH^-+H₂↑，
2mol          22.4L
0.02mol          V
V=(22.4l*0.02mol)/2mol=0.224L，即224ml，故答案为：224。
（3）B极是阳极，通入的O₂，得到电子，电极反应式为O₂+4e^-+2H₂O= 4OH^-。电解质溶液为KOH溶液，甲烷反应生成的CO₂会和KOH反应，故甲醇燃料电池的总反应化学方程式2CH₃OH+4KOH+3O₂= 2K₂CO₃ +6H₂O。
点评：本题考查电化学知识，题目难度中等，做题时注意电极的判断和电极反应的书写，注意串联电路中各电极转移的电子数目相等，利用反应的方程式计算。