Question

甲醇-空氣燃料電池（DMFC）是一種高效能、輕污染的車載電池，該電池利用質(zhì)子交換膜傳導H⁺，電池總反應(yīng)為：2CH₃OH+3O₂=2CO₂（g）+4H₂O某化學興趣小組同學研究甲醇-空氣燃料電池原理，并進一步進行電化學實驗，其實驗裝置示意圖如圖．
（1）I中甲電極是原電池的

 

（填“正”或“負”）極，該極的電極方程式為

 

（2）Ⅱ中M、N均為石墨，飽和氯化鈉溶液為電解質(zhì)溶液．若反應(yīng)一段時間后，停止通電，向燒杯中滴入幾滴酚酞，觀察到

 

（填“M”或“N”）極首先變成紅色．該裝置的總反應(yīng)為

 

（3）利用Ⅲ裝置進一步實驗
①欲利用裝置Ⅲ實現(xiàn)鐵制品上鍍銅，則鐵制品應(yīng)該位于裝置乙的

 

（填“P”或“Q”）位置．
②若利用裝置Ⅲ進行銅的電解精煉，P電極材料應(yīng)該選擇

 

，電解一段時間后，停止通電．取出電極，洗滌、干燥、稱重．測得其中一極增重0.64g，則Ⅱ中M電極上產(chǎn)生的氣體在標準狀況下的體積為

 

（不考慮氣體在水中的溶解）

Answer 1

考點：常見化學電源的種類及其工作原理,電解原理

專題：電化學專題

分析：（1）根據(jù)原電池中陽離子向正極移動判斷，負極上CH₃OH失電子生成二氧化碳；
（2）電解飽和食鹽水時在陰極生成氫氧根離子；電解氯化鈉和水生成氯氣、氫氣和氫氧化鈉；
（3）①電鍍時待鍍金屬作陰極；
②電解精煉時粗銅作陽極；根據(jù)電極反應(yīng)和串聯(lián)電路各極上轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目相等進行計算．

解答： 解：（1）由圖可知原電池中氫離子向乙電極移動，則乙為正極，甲為負極；負極上CH₃OH失電子生成二氧化碳，其電極方程式為：CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂+6H⁺，
故答案為：負；CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂+6H⁺；
（2）N極與原電池的負極相連，為陰極；電解飽和食鹽水時在陰極生成氫氧根離子，所以向燒杯中滴入幾滴酚酞，觀察到N極首先變成紅色；電解氯化鈉和水生成氯氣、氫氣和氫氧化鈉，其電解方程式為：2NaCl+2H₂O

電解  .

2NaOH+H₂+Cl₂↑，
故答案為：N；2NaCl+2H₂O

電解  .

2NaOH+H₂+Cl₂↑；
（3）①電鍍時待鍍金屬作陰極，Q與負極相連為陰極，所以鐵制品應(yīng)該位于裝置乙的Q，故答案為：Q；
②電解精煉時粗銅作陽極，已知P電極與正極相連，為陽極，所以P電極材料應(yīng)該選擇粗銅；取出Cu電極，洗滌、干燥、稱量、電極增重0.64g，則生成Cu的物質(zhì)的量為

0.64g

64g/mol

=0.01mol，轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為0.01mol×2=0.02mol，
根據(jù)II中M極產(chǎn)生氣體的電極反應(yīng)計算生成氣體的體積，
2H₂O+2e^-═2OH^-+H₂↑，
2mol 22.4L
0.02mol V
V=

22.4L×0.02mol

2mol

=0.224L，
故答案為：0.224L．

點評：本題考查電化學知識，題目難度中等，做題時注意電極的判斷和電極反應(yīng)的書寫，注意串聯(lián)電路中各電極轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目相等，利用反應(yīng)的方程式計算．