Question

如图是甲醇（CH₃OH）燃料电池工作的示意图，其中A、B、D均为石墨电极，C为铜电极。工作一段时间后，断开K，此时A、B两极上产生的气体体积相同。

（1）甲中负极的电极反应式为_________________。

（2）乙中A极电极反应式为___________________，A极析出的气体在标准状况下的体积为____________。

（3）丙装置溶液中C极的质量变化为________________。若在丙装置溶液中滴入酚酞溶液进行上述实验，D极附近能观察到的实验现象：______________________。

Answer

（1）CH3OH－6e－＋8OH－=CO32-＋6H2O

（2） 4OH－－4e－==2H2O＋O2↑；2.24 L

（3） 12.8 g ；有气泡产生，D极附近溶液变红。

【解析】

试题分析：（1）甲中通入甲醇的电极为负极，负极失去电子，发生氧化反应，负极的电极反应式为CH3OH－6e－＋8OH－=CO32-＋6H2O；（2）乙中A极与电源的正极连接，是阳极，阳极发生氧化反应，由于放电能力：OH->SO42-，所以OH-失去电子，发生氧化反应，A电极反应式为4OH－－4e－==2H2O＋O2↑；在B电极发生还原反应，首先是Cu2+获得电子变为单质Cu，然后是H+获得电子变为氢气，由于在整个闭合回路中电子转移数目相等，所以A、B两极上产生的气体体积相同，则4n(O2)=2n(Cu)+2n(H2)，4n(O2)+2×1mol/L×0.1L+2 n(O2)，n(O2)= n(H2)=0.1mol，气体在标准状况下的体积是V=0.1mol×22.4L/mol=2.24L；（3）丙装置溶液中C极作阳极，发生氧化反应：Cu-2e-=Cu2+，由于电子转移的总物质的量是n(e-)=0.1mol×4=0.4mol，所以反应的Cu的物质的量是0.2mol，其质量减小为0.2mol×64g/mol=12.8g。若在丙装置溶液中滴入酚酞溶液进行上述实验，在阴极D极发生还原反应：2H++2e-=H2，因此会看到有气泡产生，氢离子不断放电产生氢气，是附近溶液中氢氧根离子浓度增大，溶液显碱性，故附近的水溶液使酚酞试液变为红色。

考点：考查原电池、电解池的反应原理及应用的知识。