Question

（10分）甲醇是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景，2009年10月，中国科学院长春应用化学研究所在甲醇燃料电池方面取得了新的突破。甲醇燃料电池的工作原理如图甲装置所示。

（1）甲醇进入          极（填“正”或“负”）。

（2）工作一段时间后，当0.2 mol甲醇完全反应生成CO₂ 时，有_____N_A的电子转移。

（3）若甲装置中“负载”为图乙装置，则：A(Pt)电极的反应式为            ，乙装置中总反应化学方程式为         。若乙装置溶液体积为500mL，且忽略电解过程中溶液体积的变化，A极的质量增加5.40g时，乙装置中所得溶液的H⁺的浓度为：       。

Answer

（10分）（1）负（2分）；

（2）1.2（2分）；

（3）Ag++e－== Ag（2分）；4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3（2分）； 0.1mol/L（2分）

【解析】

试题分析：（1）根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原则，由于H+向N电极区移动，所以N电极带负电荷，是正极，则甲醇进入负极，通过b加入；（2）在反应中甲醇失去电子变为CO2，每1mol甲醇反应，失去6mol电子。若工作一段时间后，当0.2 mol甲醇完全反应生成CO2 时，有0.2 mol ×6NA=1.2NA的电子转移。（3）A(Pt)电极与电源的负极连接，作阴极，发生还原反应，电极的反应式为Ag++e－== Ag；在阳极发生氧化反应：4OH—4e-=O2↑+2H2O，所以电解的总反应方程式是：4AgNO3+2H2O 4Ag+ O2↑ +4HNO3；若乙装置溶液体积为500mL，且忽略电解过程中溶液体积的变化， A极的质量增加5.40g时，n(Ag)=n(e-)=5.40g÷108g/mol=0.05mol，根据电解的总反应方程式可知：每转移4mol电子，产生4mol的HNO3，现在转移电子的物质的量是0.05mol，则n(HNO3)=0.05mol,c(HNO3)=n÷V=0.05mol÷0.5L=0.1mol/L.所以乙装置中所得溶液的H+的浓度为c(H+)=0.1mol/L。

考点：考查燃料电池中电极的判断、电解原理的应用和有关计算的知识。