Question

（1）固体氧化物燃料电池的工作原理如图所示，已知电池中电解质为熔融固体氧化物，O^2－可以在其中自由移动。当燃料气为C₂H₄时，其正极、负极反应式分别为

正极：______________________；

负极：____________________。

（2）电解法可消除甲醇对水质造成的污染，原理是：通电将Co^2＋氧化成Co^3＋，然后Co^3＋将甲醇氧化成CO₂和H^＋(用石墨烯吸附除去Co^2＋)。现用如图所示装置模拟上述过程，则Co^2＋在阳极的电极反应式为__________________；除去甲醇的离子方程式为___________。

（3）如图为青铜器在潮湿环境中发生的电化学腐蚀的示意图。

①环境中的Cl^－扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu₂(OH)₃Cl，其离子方程式为______________________；

②若生成4.29 g Cu₂(OH)₃Cl，则理论上耗氧气体积为___________L（标准状况）。

Answer

3O2＋12e－===6O2－C2H4＋6O2－－12e－===2CO2＋2H2OCo2＋－e－===Co3＋6Co3＋＋CH3OH＋H2O===6Co2＋＋CO2↑＋6H＋2Cu2＋+3OH－+Cl－=Cu2(OH)3Cl↓0.448

【解析】本题主要考查原电池、电解池的工作原理，金属的电化学腐蚀等有关知识。根据原电池、电解池的工作原理分析解答。

（1）燃料电池属于原电池，在燃料电池中，有O2放电的b极为原电池的正极，氧气得电子生成氧离子，则正极的电极反应为：3O2＋12e－=6O2－；燃料气乙烯在负极失电子发生氧化反应，生成CO2和水，则负极的电极反应为C2H4＋6O2－－12e－=2CO2＋2H2O。

（2）根据题意，通电后，将Co2+氧化成Co3+，电解池中阳极失电子发生氧化反应，则Co2＋在阳极的电极反应式为Co2＋－e－=Co3＋ ；以Co3+做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化，自身被还原为Co2+，根据原子守恒与电荷守恒可知，还原生成H+，则配平的离子方程式为6Co3＋＋CH3OH＋H2O=6Co2＋＋CO2↑＋6H＋。

（3）Cl-扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2（OH）3Cl，负极上生成铜离子、正极上生成氢氧根离子，所以该离子反应为氯离子、铜离子和氢氧根离子反应生成Cu2（OH）3Cl沉淀，离子方程式为2Cu2＋+3OH－+Cl－=Cu2(OH)3Cl↓；n[Cu2（OH）3Cl]=4.29g÷214.5g/mol=0.02mol，根据转移电子得n（O2）=(0.02mol×2×2)÷4=0.02mol，V（O2）=0.02mol×22.4L/mol=0.448L。

点睛：本题考查原电池、电解池的工作原理，涉及电极反应式的书写等问题，题目难度不大，注意基础知识的积累。燃料电池电极反应式的书写方法：（1）写出电池总反应：燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应，则总反应为加合后的反应。（2）写出电池的正极反应。①酸性电解质溶液环境下：O2+4H＋+4e－=2H2O；②碱性电解质溶液环境下：O2+4e－+2H2O =4OH－；③固体电解质（高温下能传导O2－）环境下：O2+4e－=2O2－；（3）根据电池总反应和正极反应写出电池的负极反应，电池总反应=电池正极反应+电池负极反应。