Question

1．新型高效的甲烷燃料電池采用鉑為電極材料，兩電極上分別通入CH₄和O₂，電解質(zhì)為KOH溶液．某研究小組將兩個甲烷燃料電池串聯(lián)后作為電源，進行飽和氯化鈉溶液電解實驗，如圖所示．回答下列問題：

（1）甲烷燃料電池正極、負極的電極反應分別為2O₂+4H₂O+8e^-=8OH^-、CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O
（2）閉合K開關(guān)后，a電極電極名稱是陽極，電極方程式為2Cl^--2e^-=Cl₂↑
（3）若標準狀況下，每個燃料電池中通入1.12L甲烷氣體完全反應，則電解池中產(chǎn)生氯氣體積為4.48L．

Answer 1

分析 （1）甲烷堿性燃料電池中正極氧氣得電子被還原，負極甲烷失電子被氧化；
（2）a連接電源的正極，應為陽極，氯離子放電生成氯氣；
（3）根據(jù)關(guān)系式1 mol CH₄～8 mol e^-～4 mol Cl₂計算．

解答 解：（1）在堿性溶液中，甲烷燃料電池的總反應式為：CH₄+2O₂+2OH^-=CO₃^2-+3H₂O，正極是：2O₂+4H₂O+8e^-═8OH^-，負極是：CH₄-8e^-+10OH^-═CO₃^2-+7H₂O．
故答案為：2O₂+4H₂O+8e^-=8OH^-；CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O；
（2）a電極與通入氧氣的電極相連，作陽極，是Cl^-放電，生成Cl₂；電極反應式為2Cl^--2e^-=Cl₂↑，故答案為：陽極；2Cl^--2e^-=Cl₂↑；
（3）根據(jù)得失電子守恒，可得：1 mol CH₄～8 mol e^-～4 mol Cl₂，故若每個電池甲烷通入量為1.12 L（標準狀況），生成4×1.12L=4.48L Cl₂；
故答案為：4.48．

點評 本題考查了電解池和原電池的主體內(nèi)容，涉及電極判斷與電極反應式書寫等問題，做題時注意從氧化還原的角度判斷原電池的正負極以及電極方程式的書寫，本題中難點和易錯點為電極方程式的書寫．