Question

新型高效的CH₄燃燒料電池采用鉑為電極材料，兩電極上分別通入CH₄和O₂，電解質為KOH溶液．某研究小組將CH₄燃燒電池串聯(lián)后作為電源，進行以下實驗，如圖2所示．

回答下列問題：
（1）CH₄燃料電池負極的電極反應分別為

 

．
（2）閉合K開關后，d極的現(xiàn)象為

 

，電解氯化鈉溶液的總反應方程式為

 

．
（3）若每個電池甲烷通入量為1L（標準狀況），且反應完全，則理論上通過電解池的電量為

 

（法拉每常數(shù)F=9.65×10⁴C?mol^-1，列式計算），最多能產(chǎn)生的氯氣體積為

 

L（標準狀況）．

Answer 1

考點：原電池和電解池的工作原理

專題：電化學專題

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）d連接電源的負極，應為陰極，氫氧化鐵膠粒帶正電荷，在電場作用下會向陰極運動；電解氯化鈉溶液生成氫氣、氯氣和氫氧化鈉；
（3）根據(jù)關系式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，所以負極是：CH₄-8e^-+10OH^-═CO₃^2-+7H₂O，
故答案為：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O；
（2）d連接電源的負極，應為陰極，氫氧化鐵膠粒帶正電荷，在電場作用下會向陰極運動，所以閉合K開關后，d極的顏色變深，電解氯化鈉溶液的總反應方程式為：2NaCl+2H₂O

電解  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，
故答案為：顏色變深；2NaCl+2H₂O

電解  .

2NaOH+H₂↑+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 L（標準狀況），生成4L Cl₂；電解池通過的電量為

1L

22.4L/mol

×8×9.65×l0⁴C?mol^-1=3.45×10⁴C（題中雖然有兩個燃料電池，但電子的傳遞量只能用一個池的甲烷量計算）．
故答案為：3.45×10⁴C；4．

點評：本題涵蓋電解池和原電池的主體內容，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．