Question

甲醇(CH₃OH)是一种绿色能源。如图所示，某同学设计一个甲醇燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜．

根据要求回答相关问题：

(1)写出负极的电极反应式__________________________________．

(2)铁电极为______(填“阳极”或“阴极” )，石墨电极(C)的电极反应式为______________．

(3)若在标准状况下，有2.24L氧气参加反应，丙装置中阴极析出铜的质量为______g。假设乙装置中溶液足量，若在标准状况下有448mL氧气参加反应，则乙装置中阳离子交换膜左侧溶液质量将增加_______g.

(4)若将乙装置中两电极位置互换，其他装置不变，此时乙装置中发生的总反应式________________________________

Answer

CH3OH+8OH--6e-＝CO32- +6H2O 阴极 2Cl--2e-=Cl2↑ 12.8 1.76 Fe+2H2O Fe(OH)2 +H2↑

【解析】

（1）燃料电池中通入氧化剂氧气的电极是正极，燃料为负极，写出电极反应式；

（2）铁电极连接原电池负极而作电解池阴极，碳作阳极，电解氯化钠饱和溶液时，阳极上氯离子放电；

（3）根据转移电子守恒进行计算。

（1）燃料电池中通入氧化剂氧气的电极是正极，正极上得电子发生还原反应，负极上燃料失电子和氢氧根离子发生氧化反应生成水，电极反应式为CH3OH+8OH--6e-＝CO32-+6H2O，
正确答案：CH3OH+8OH--6e-＝CO32-+6H2O。
（2）铁电极连接原电池负极而作电解池阴极，碳作阳极，电解氯化钠饱和溶液时，阳极上氯离子放电，电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，
正确答案：阴极；2Cl--2e-=Cl2↑；
（3）若在标准状况下，有2.24L氧气参加反应，乙装置中铁电极上氢离子放电生成氢气，根据转移电子守恒得：丙装置中阴极上铜离子得电子生成铜单质，析出铜的质量m(Cu)==12.8g；

若在标准状况下有448mL氧气参加反应，转移电子为左侧溶液生成氢气，钠离子过来，差量法进行计算

2Na+～H2～ 2e- △m

46g 2g 2mol 44g

溶液质量增加×0.08mol=1.76g；

正确答案：12.8 1.76。

（3）若将乙装置中两电极位置互换，阳极为铁，铁失电子；阴极氢离子得电子；电极反应式Fe+2H2O Fe(OH)2 +H2↑；

正确答案：Fe+2H2O Fe(OH)2 +H2↑