Question

以甲醇为燃料的新型电池，其成本大大低于以氢气为燃料的传统燃料电池，目前得到广泛的研究，如图是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池工作原理示意图。回答下列问题：

（1）B极上的电极反应式为                           。

（2）若用该燃料电池做电源，用石墨做电极电解硫酸铜溶液，当阳极收集到11.2L(标准状况)气体时，消耗甲醇的质量为         克，若要使溶液复原，可向电解后的溶液中加入的物质有           。

（3）目前已开发出用电解法制取ClO₂的新工艺。

①上图示意用石墨做电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO₂。若用上述甲醇燃料电池进行电解，则电解池的电极a接甲醇燃料电池的        极(  填A或B) ，写出阳极产生ClO₂的电极反应式：__________。

②电解一段时间，当阴极产生的气体体积为112 mL(标准状况)时，停止电解。通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为_________mol。

Answer

（1）CH3OH－6e-+O2- =CO2+4H+

（2）10.67 CuO或CuCO3

（3）①A 2H2O+Cl-－5e-=ClO2+4H+ ②0.01

【解析】

试题分析：

（1）燃料电池中负极通燃料，发生氧化反应，正极通氧气，发生还原反应。所以负极上甲醇失去电子结合氧离子形成二氧化碳和水，正极上氧气得到电子形成氧负离子。则负极B极上的电极反应式为CH3OH－6e-+O2- =CO2+4H+。

（2）用石墨做电极电解硫酸铜溶液时，阳极电极反应为：4OH－－4e－= O2 + 2H2O；当阳极收集到11.2L(标准状况)气体时，即0.5mol O2，需转移电子2mol。1mol 甲醇反应转移6mol电子，则消耗甲醇的质量为mol×32g/mol=10.67g。若要使溶液复原，可向电解后的溶液中加入CuO或CuCO3。

（3）①示意图中Na＋从左到右，则可判断电极a为阳极，需接电源的正极，即接甲醇燃料电池的A极。该装置的目的是制备ClO2，则ClO2在阳极产生，电极反应式为Cl-－5e-+2H2O=ClO2+4H+。

②水电离产生的H＋在阴极上放电产生氢气，转移电子的物质的量n＝2n(H2)＝2×(0.112 L÷22.4 L·mol－1)＝0.01 mol，则在内电路中移动的电荷为0.01 mol，每个Na＋带一个单位的正电荷，则通过阳离子交换膜的阳离子Na＋为0.01 mol。

考点：原电池和电解池原理