Question

【題目】甲醇是一種重要化工原料，又是一種可再生能源，具有開發和應用的廣闊前景。

(1)由甲醇、氧氣和NaOH溶液構成的新型手機電池，可使手機連續使用一個月才充一次電。

①該電池負極的電極反應式為__________________。

②若以該電池為電源，用石墨作電極電解200 mL含有如下離子的溶液。

離子	Cu2+	H+	Cl	SO42－
c/mol·L-1	0.5	2	2	0.5

電解一段時間后，當兩極收集到相同體積(相同條件下)的氣體時(忽略溶液體積的變化及電極產物可能存在的溶解現象)陽極上收集到氧氣的質量為____。

(2)電解水蒸氣和CO2產生合成氣(H2+CO)。較高溫度下(700～1 000℃)，在SOEC兩側電極上施加一定的直流電壓，H2O和CO2在氫電極發生還原反應產生O2—，O2—穿過致密的固體氧化物電解質層到達氧電極，在氧電極發生氧化反應得到純O2。由圖可知A為直流電源的____(填“正極”或“負極”)，請寫出以H2O為原料生成H2的電極反應式：________。

Answer 1

【答案】CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O3.2g負極H2O+2e-=H2↑+O2-

【解析】

(1)①原電池中負極發生失去電子的氧化反應，則甲醇在負極通入，由于電解質溶液顯堿性，則該電池負極的電極反應式為CH3OH-6e-+8OH-＝CO32-+6H2O。

②石墨做電極，陽極首先是氯離子放電，然后是氫氧根離子放電，陰極首先是銅離子放電，然后是氫離子放電。溶液中銅離子、氫離子和氯離子的物質的量分別是0.1mol、0.4mol、0.4mol，由于兩極收集到相同體積，這說明氫離子放電后繼續電解水。設生成氧氣的物質的量是x mol，則根據電子得失守恒可知0.1mol×2+（0.2+x）mol×2＝0.4mol×1+x mol×4，解得x＝0.1，所以陽極上收集到氧氣的質量為0.1mol×32g/mol＝3.2g。

(2)氧離子在陽極發生失去電子的氧化反應，陽極與電源的正極相連，則由圖可知B是正極，因此A是負極。氫氣在陰極生成同時產生氧離子，則以H2O為原料生成H2的電極反應式為H2O+2e-＝H2↑+O2-。