Question

下圖是一個乙醇燃料電池工作時的示意圖，乙池中的兩個電極一個是石墨電極，一個是鐵電極，工作時M、N兩個電極的質量都不減少，請回答下列問題：

（1）M電極的材料是        ，電極名稱是         ，加入乙醇的鉑電極的電極反應
式為                             。寫出乙池中發生的化學反應的離子方程式：                  。
（2）在此過程中，乙池中某一電極析出金屬銀4．32g時，甲池中理論上消耗氧氣為    L（標準狀況下）；若此時乙池溶液的體積為400mL，則乙池中溶液的pH為      。
（3）若在常溫常壓下，1g C₂H₅OH燃燒生成CO₂和液態H₂O時放出29．71kJ熱量。表示該反應的熱化學方程式為                                          。
（4）甲烷也是一種很好的清潔能源。蘊藏在海底的“可燃冰”是高壓下形成的外觀像冰的甲烷水合物固體。甲烷氣體燃燒的熱化學方程式為：CH₄(g)＋2O₂(g)＝CO₂(g)＋2H₂O(l) △H＝－890．3 kJ／mol。356g“可燃冰”(若分子式為CH₄·9H₂O)釋放的甲烷氣體完全燃燒生成液態水．放出的熱量為               kJ。

Answer 1

（1）鐵 陰極  C₂H₅OH－12e+16OH^—=2CO₃^2—+11H₂O  4Ag⁺+2H₂O4Ag+4H⁺+O₂↑．
（2）0．224  1 （3）C₂H₅OH（l）+3O₂（g）   2CO₂（g）+3H₂O（l）△H=－1366．7kJ/mol  （4）1780．6

解析試題分析：（1）由圖可看出：甲是燃料電池。屬于原電池。乙則是電解池。對于甲池來說：通入乙醇的電極式負極，通入氧氣的電極是正極。對于乙池來說：M是陰極，N是陽極。乙池中的兩個電極一個是石墨電極，一個是鐵電極，工作時M、N兩個電極的質量都不減少，說明鐵電極是陰極（M極）石墨電極是陽極（N極）。因為如果鐵電極作陽極，就會發生氧化反應導致質量減少。加入乙醇的鉑電極的電極反應：C₂H₅OH－12e+16OH^—=2CO₃^2—+11H₂O。乙池就是電解硝酸銀溶液。發生的化學反應的離子方程式：4Ag⁺+2H₂O4Ag+4H⁺+O₂↑．（2）在整個閉合回路中電子轉移數目相等。n(Ag)=m/M=4．32g÷108g/mol=0．04mol．n(e-)=0．04mol．所以n(O₂)=0．04mol÷4=0．01mol．y因為n=V/V_M,所以V=n·V_M=0．01mol×22．4mol/L=0．224L．因為n(Ag)=n(H⁺)=0．04mol．V(aq)=0．4L所以C(H⁺)=n/V（aq）=0．04mol÷0．4L=0．1mol/L．故PH=1（3）乙醇的相對分子質量是46，若在常溫常壓下，1g C₂H₅OH燃燒生成CO₂和液態H₂O時放出29．71kJ熱量。46g乙醇1mol燃燒生成CO₂和液態H₂O時放出熱量46×29．71kJ=1366．7kJ．表示該反應的熱化學方程式為：C₂H₅OH（l）+3O₂（g）   2CO₂（g）+3H₂O（l）△H=－1366．7kJ/mol （4）可燃冰相對分子質量為178，n(可燃冰)=356g÷108g/mol=2mol．．完全燃燒生成液態水．放出的熱量為2mol×890．3 kJ／mol=1780．6KJ
考查原電池、電解池及熱化學方程式的書寫等知識。