Question

11．如圖所示為CH₄燃料電池的裝置（A、B為多孔碳棒）：
（1）B（填A或B）處電極入口通甲烷，其電極反應(yīng)式為CH₄-8e^-+10OH^-═CO₃^2-+7H₂O 
（2）當消耗甲烷的體積為11.2L（標準狀況下）時，消耗KOH的質(zhì)量為56g．
（3）鉛蓄電池是最早使用的充電電池，由Pb、PbO₂、硫酸構(gòu)成．該電池工作時，正極的電極反應(yīng)為PbO₂+4H⁺+2e^-+SO₄^2-=PbSO₄+2H₂O．
（4）500mL KNO₃和Cu（N0₃）₂的混合溶液中c（NO₃^-）=6.0mol•L^-1，用石墨作電極電解此溶液，當通電一段時間后，兩極均收集到22.4L氣體（標準狀況），假定電解后溶液體積仍為500mL．原混合溶液中c（K⁺）為2mol•L^-1．

Answer 1

分析 （1）通燃料的一極是負極發(fā)生氧化反應(yīng)，失電子，電子流出，所以B是處電極入口通甲烷，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：CH₄-8e^-+10OH^-═CO₃^2-+7H₂O；
（2）根據(jù)甲烷和轉(zhuǎn)移電子、氫氧化鉀之間的關(guān)系式計算；
（3）鉛蓄電池中正極是二氧化鉛得到電子生成硫酸鉛；
（4）石墨作電極電解此溶液，當通電一段時間后，兩極均收集到22.4L氣體（標準狀況），
則陰極發(fā)生Cu²⁺+2e^-═Cu、2H⁺+2e^-═H₂↑，
陽極發(fā)生4OH^--4e^-═O₂↑+2H₂O，
n（O₂）=$\frac{22.4L}{22.4L/mol}$=1mol，結(jié)合電荷守恒來計算．

解答 解：（1）通燃料的一極是負極發(fā)生氧化反應(yīng)，失電子，電子流出，所以B是處電極入口通甲烷，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：CH₄-8e^-+10OH^-═CO₃^2-+7H₂O，
故答案為：B；CH₄-8e^-+10OH^-═CO₃^2-+7H₂O；
（2）根據(jù)CH₄+2O₂+2OH^-═CO₃^2-+3H₂O知，消耗KOH的物質(zhì)的量為甲烷物質(zhì)的量的2倍，所以消耗氫氧化鉀的物質(zhì)的質(zhì)量是$\frac{11.2}{22.4}$×2×56=56g，故答案為：56；
（3）鉛蓄電池中正極是二氧化鉛得到電子生成硫酸鉛，電極反應(yīng)為：PbO₂+4H⁺+2e^-+SO₄^2-=PbSO₄+2H₂O，
故答案為：PbO₂+4H⁺+2e^-+SO₄^2-=PbSO₄+2H₂O；
（4）石墨作電極電解此溶液，當通電一段時間后，兩極均收集到22.4L氣體（標準狀況），n（O₂）=$\frac{22.4L}{22.4L/mol}$=1mol，
陽極發(fā)生4OH^--4e^-═O₂↑+2H₂O，
                  4mol      1mol
陰極發(fā)生Cu²⁺+2e^-═Cu、2H⁺+2e^-═H₂↑，
           1mol  2mol 1mol      2mol 1mol 
則c（Cu²⁺）=$\frac{1mol}{0.5L}$=2mol/L，由電荷守恒可知，原混合溶液中c（K⁺）=6mol/L-2mol/L×2=2mol/L，故答案為：2．

點評 本題考查了原電池和電解池原理，明確發(fā)生的電極反應(yīng)及電荷守恒是解答本題的關(guān)鍵，題目難度中等．