Question

17．甲醇是一種重要燃料，在電化學領域有著重要的用途．
（1）一種持續(xù)供電時間長達320h的新型手機電池問世，該電池最大的優(yōu)點是當手機供電不足時，只要在手機里注入甲醇即可，已知這種電池的總反應：2CH₃OH+4NaOH+3O₂═2Na₂CO₃+6H₂O．該電池的負極反應式為：CH₄O+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O．
（2）車載甲醇-空氣燃料電池的工作原理如圖1（其中箭頭表示物質的進入或排出）所示．
①甲為原料電池的負極（填“正極”或“負極”）；
②原電池裝置圖a，b，c，d四處對應的物質分別為Na₂CO₃、CH₃OH、O₂、H₂O（填化學式結構簡式）；
③正極的電極反應式為O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O．
（3）尿素樹脂生產所排放的廢水中往往含有甲醇，這種含有甲醇的廢水對環(huán)境會造成污染，在含甲醇的廢水中加入一定量的CoSO₄溶液，然后采用如圖2裝置進行電解即可除去甲醇．其原理是電解產物Co²⁺將水中的甲醇氧化成CO₂．
①陽極為石墨Ⅰ（填“石墨Ⅰ”或“石墨Ⅱ”），其電極反應式為4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；
②廢水中甲醇被氧化的離子方程式為3Co²⁺+CH₃OH+H₂O=3Co+CO₂↑+6H⁺．

Answer 1

分析 （1）燃料電池的負極上是燃料是電子的氧化反應，根據(jù)電解質環(huán)境書寫電極反應式；
（2）在甲醇燃料電池中，燃料甲醇作負極，發(fā)生失電子的氧化反應，氧氣作正極，發(fā)生得電子的還原反應，根據(jù)電極反應情況確定產物；
（3）①電解池中，和電源的正極相連的是電解池的陽極，該電極上發(fā)生失電子的氧化反應；
②Co²⁺將甲醇氧化為二氧化碳，本身被還原為Co，電解質環(huán)境是酸性的，根據(jù)電子守恒配平方程式即可．

解答 解：（1）醇堿性燃料電池中，負極上燃料甲醇失電子發(fā)生氧化反應，在堿性電解質環(huán)境下，電極反應式為：CH₄O+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O，故答案為：CH₄O+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O；
（2）甲醇燃料電池中，燃料甲醇作負極，氧氣作正極，電解質中的陽離子移向正極，所以c口通入的物質為氧氣，d處為水，b口通入的物質為甲醇，a處產物是
碳酸鈉，甲是負極，乙是正極，
①甲為原料電池的
②c口通入的物質為氧氣，d處為水，b口通入的物質為甲醇，a處產物是碳酸鈉，故答案為：Na₂CO₃、CH₃OH、O₂、H₂O．
③該電池正極是氧氣發(fā)生得電子的還原反應，電極反應式為：O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O，故答案為：O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O；
（3）①電解池中，和電源的正極相連的石墨Ⅰ是電解池的陽極，該電極上發(fā)生失電子的氧化反應4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，故答案為：石墨Ⅰ；4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；
②Co²⁺將甲醇氧化為二氧化碳，本身被還原為Co，即3Co²⁺+CH₃OH+H₂O=3Co+CO₂↑+6H⁺，故答案為：3Co²⁺+CH₃OH+H₂O=3Co+CO₂↑+6H⁺．

點評 本題考查學生原電池和電解池的工作原理以及電極反應式的書寫等知識，屬于綜合知識的考查，難度中等．