Question

【題目】某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個甲醇燃料電池，并用該電池電解200mL一定濃度的NaCl與CuSO4混合溶液，其裝置如圖1：
（1）寫出甲中通入甲醇這一極的電極反應(yīng)式 ．
（2）理論上乙中兩極所得氣體的體積隨時間變化的關(guān)系如圖2所示（已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積），寫出在t1后，石墨電極上的電極反應(yīng)式，原混合溶液中NaCl的物質(zhì)的量濃度為mol/L．（設(shè)溶液體積不變）
（3）當(dāng)向上述甲裝置中通入標(biāo)況下的氧氣336mL時，理論上在鐵電極上可析出銅的質(zhì)量為g．
（4）已知草酸H2C2O4為弱酸． ①常溫下，下列事實(shí)能說明草酸是弱電解質(zhì)的是 ．
A．向草酸鈉溶液加酚酞，溶液變紅
B．取一定量草酸溶液加水稀釋至10倍，pH變化小于1
C．草酸能使酸性KMnO4溶液褪色
D．取相同pH的草酸溶液和鹽酸，分別加入足量的大小、形狀相同的鎂條，草酸溶液反應(yīng)速度快
②常溫下，0.1molL﹣1的草酸溶液與pH=13的NaOH溶液等體積混合，所得溶液的pH為6，則c（HC2O4）+2c（C2O42﹣）=（用準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)表達(dá)式表示）

Answer 1

【答案】
（1）CH3OH﹣6e﹣+8OH﹣=CO32﹣+6H2O
（2）0.1
（3）1.28
（4）ABD；0.05+10﹣6﹣10﹣8
【解析】解：（1）在燃料電池的中，負(fù)極上是燃料發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，在堿性環(huán)境下，甲醇失電子的過程為：CH3OH﹣6e﹣+8OH﹣=CO32﹣+6H2O， 所以答案是：CH3OH﹣6e﹣+8OH﹣=CO32﹣+6H2O；（2）石墨為陽極、鐵電極為陰極，開始Cl﹣在陽極放電生成氯氣，陰極Cu2+放電生成Cu，故圖丙中Ⅰ表示陰極產(chǎn)生的氣體，Ⅱ表示陽極產(chǎn)生的氣體，t1前電極反應(yīng)式為：陽極2Cl﹣﹣4e﹣=Cl2↑，t2點(diǎn)后電極反應(yīng)式為：陽極4OH﹣﹣4e﹣=O2↑+2H2O，
由圖可知，產(chǎn)生氯氣為224mL，則由2Cl﹣﹣2e﹣=Cl2↑可知，n（NaCl）= ×2=0.02mol，所以c（NaCl）= =0.1mol/L，
通甲醇的電極是負(fù)極，所以石墨電極是陰極，該極上發(fā)生的電極反應(yīng)為：4OH﹣﹣4e﹣=O2↑+2H2O，乙中石墨電極為陽極、鐵電極為陰極，開始Cl﹣在陽極放電生成氯氣，陰極Cu2+放電生成Cu，故圖丙中Ⅰ表示陰極產(chǎn)生的氣體，Ⅱ表示陽極產(chǎn)生的氣體，t1前電極反應(yīng)式為：陽極2Cl﹣﹣4e﹣=Cl2↑，生成氯氣為224ml，物質(zhì)的量為0.01mol，原溶液中氯化鈉物質(zhì)的量為0.02mol，氯化鈉濃度為： =0.1mol/L，
所以答案是：4OH﹣﹣4e﹣=O2↑+2H2O；0.1；（3）標(biāo)準(zhǔn)狀況下336mL氧氣的物質(zhì)的量為： =0.015mol，0.015mol氧氣完全反應(yīng)得到電子的物質(zhì)的量為：0.015mol×4=0.06mol，由丙中t2時生成氧氣為112mL，則生成氧氣的物質(zhì)的量為：n（O2）= =0.005mol，則共轉(zhuǎn)移電子為：0.02mol+0.005mol×4=0.04mol，根據(jù)電子守恒及Cu2++2e﹣=Cu可知，n（CuSO4）= =0.02mol，
所以理論上在鐵電極上可析出銅的物質(zhì)的量為0.02mol，質(zhì)量為：64g/mol×0.02mol=1.28g，
所以答案是：1.28；（4）①A．向草酸鈉溶液加酚酞，溶液變紅說明溶液顯堿性，證明溶液中草酸根離子水解，證明草酸為弱酸，故A正確；
B．取一定量草酸溶液加水稀釋至10倍，pH變化小于1說明溶液中存在電離平衡，證明草酸為弱酸，故B正確；
C．草酸能使酸性KMnO4溶液褪色是草酸的還原性，不能說明草酸為弱酸，故C錯誤；
D．取相同pH的草酸溶液和鹽酸，分別加入足量的大小、形狀相同的鎂條，草酸溶液反應(yīng)速度快說明草酸存在電離平衡，證明草酸為弱酸，故D正確；
所以答案是：ABD；②常溫下，0.1molL﹣1的草酸溶液與pH=13的NaOH溶液等體積混合，所得溶液的pH為6，溶液中鈉離子濃度為0.05mol/L，氫離子濃度10﹣6mol/L，氫氧根離子濃度= =10﹣8mol/L，溶液中存在電荷守恒，c（Na+）+c（H+）=c（HC2O4﹣）+2c（C2O42﹣）+c（OH﹣）則c（HC2O4﹣）+2c（C2O42﹣）=0.05+10﹣6﹣10﹣8 ，
所以答案是：0.05+10﹣6﹣10﹣8；
【考點(diǎn)精析】掌握弱電解質(zhì)在水溶液中的電離平衡是解答本題的根本，需要知道當(dāng)弱電解質(zhì)分子離解成離子的速率等于結(jié)合成分子的速率時，弱電解質(zhì)的電離就處于電離平衡狀態(tài)；電離平衡是化學(xué)平衡的一種，同樣具有化學(xué)平衡的特征．條件改變時平衡移動的規(guī)律符合勒沙特列原理．