Question

20．如圖所示，以甲醇燃料電池作為電源實現下列電解過程．乙池中發(fā)生反應的離子方程式為2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂+4H⁺．當甲池中增重16g時，丙池中理論上產生沉淀質量的最大值為34.8g．

Answer 1

分析 圖中甲池為原電池，通入甲醇的電極為負極，通氧氣的電極為正極，則乙池中石墨為陽極，銀為陰極，溶液中銅離子在銀電極析出，丙中與銀連接的Pt電極為陽極，另一個電極為陰極，電極反應為陽極：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，陰極為2H⁺+2e^-=H₂↑，總反應MgCl₂+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Mg（OH）₂↓+H₂↑+Cl₂↑，甲池中發(fā)生的反應為：2CH₃OH+3O₂+4KOH=2K₂CO₃+6H₂O，溶液中甲醇和氧氣反應后導致溶液質量增大，每反應2mol甲醇和3mol氧氣反應溶液質量增加=2mol×32g/mol+3mol×32g/mol=160g，電子轉移為12mol，當甲池中增重16g時，電子轉移1.2mol，電子守恒得到丙池中理論上產生沉淀為氫氧化鎂質量．

解答 解：圖中甲池為原電池，通入甲醇的電極為負極，銅氧氣的電極為正極，則乙池中石墨為陽極，銀為陰極，溶液中銅離子在銀電極析出，Cu²⁺+2e^-=Cu，陽極上是氫氧根離子放電生成氧氣，所以電極反應為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，電池反應的離子方程式為：2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂+4H⁺，丙中與銀連接的Pt電極為陽極，另一個電極為陰極，電極反應為陽極：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，陰極為2H⁺+2e^-=H₂↑，MgCl₂+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Mg（OH）₂↓+H₂↑+Cl₂↑，甲池中發(fā)生的反應為：2CH₃OH+3O₂+4KOH=2K₂CO₃+6H₂O，溶液中甲醇和氧氣反應后導致溶液質量增大，每反應2mol甲醇和3mol氧氣反應溶液質量增加=2mol×32g/mol+3mol×32g/mol=160g，電子轉移為12mol，當甲池中增重16g時，電子轉移1.2mol，電子守恒得到丙池中理論上產生沉淀為氫氧化鎂，依據化學方程式，生成1mol氫氧化鎂，電子轉移2mol電子，則電子轉移1.2mol，生成沉淀氫氧化鎂0.6mol，計算得到物質的量為質量=0.6mol×58g/mol=34.8g，
故答案為：2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂+4H⁺；34.8．

點評 本題考查了電解池和原電池原理和計算等知識，題目難度中等，抓住轉移電子數相等計算為解答關鍵，試題側重考查學生的分析能力及化學計算能力．