Question

按要求完成下列各题

（1）精炼铜时，阴极材料是         ，阴极的电极反应式是           ，

（2）氯碱工业电解饱和食盐水的总反应方程式为                      ．

（3）MnO₂可作超级电容器材料．用惰性电极电解MnSO₄溶液可制得MnO₂，其阳极的电极反应式是        

（4）为提高甲醇燃料的利用率，科学家发明了一种燃料电池，电池的一个电极通入空气，另一个电极通入甲醇气体，电解质是掺入了Y₂O₃的ZrO₂晶体，在高温下它能传导O^2﹣离子．电池工作时正极反应式为      ．

若以该电池为电源，用石墨做电极电解100mL含有如下离子的液．

离子           Cu²⁺    H⁺    Cl^﹣    SO₄^2－

c/（mol•L^﹣1）   1     4    4     1

电解一段时间后，当两极收集到相同体积（相同条件）的气体时（忽略溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象），阳极上收集到氧气的物质的量为           mol．

Answer

（1）纯铜，Cu2++2e﹣=Cu；

（2）2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑；

（3）Mn2++2H2O﹣2e﹣=MnO2+4H+；

（4）O2+4e﹣=2O2﹣；0.1．

【解析】

（1）精炼铜时，阴极材料是纯铜，阴极为铜离子得电子发生还原反应，反应式为Cu2++2e﹣=Cu，故答案为：纯铜，Cu2++2e﹣=Cu；

（2）氯碱工业电解饱和食盐水的总反应方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑；

（3）锰离子在阳极失电子生成MnO2，反应式为：Mn2++2H2O﹣2e﹣=MnO2+4H+；

（4）燃料电池，电池的一个电极通 入空气，另一个电极通入甲醇气体，电解质是掺入了 Y2O3的ZrO2晶体，在高温下它能传导O2﹣离子，根据原电池原理，正极O2得到电子生成负极O2﹣：O2+4e﹣=2O2﹣，电解一段时间后，当两极收集到相同体积（相词条件）的气体时（忽略溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象），100ml溶液中含有c（Cu2+）=1mol/L，c（H+）=4mol/L，c（Cl﹣）=4mol/L，c（SO42﹣）=1mol/L；

阳极氯气和阴极氢气相同，设阳极生成的氧气物质的量为x，阴极上也应生成氢气物质的量x

阳极电极反应为：2Cl﹣﹣2e﹣=Cl2↑，4OH﹣﹣4e﹣=2H2O+O2↑，

0.4mol 0.4mol 0.2mol 4x x

阴极电极反应为：Cu2++2e﹣=Cu，

0.1mol 0.2mol 0.1mol

2H++2e﹣=H2↑； 2H++2e﹣=H2↑；

0.4mol 0.4mol 0.2mol 2x x

依据电子守恒0.4+4x=0.2+0.4+2x

x=0.1mol

阳极上收集到氧气的物质的量0.1mol；

故答案为：O2+4e﹣=2O2﹣；0.1．