Question

（1）以甲烷為燃料制作新型燃料電池，電解質(zhì)為氫氧化鉀溶液．電池負(fù)反應(yīng)式為

 

；放電時(shí)鉀離子移向電池的

 

（填“正”或“負(fù)”）極
（2）碳?xì)浠�合物完全燃燒生成CO₂和H₂O．常溫常壓下，空氣中的CO₂溶于水，達(dá)到平衡時(shí)，溶液pH=5.60，c（H₂CO₃）=1.5×10^-5 mol?L^-1．若忽略水的電離及H₂CO₃的第二級電離，則H₂CO₃?HCO₃^-+H⁺的平衡常數(shù)K₁=

 

（已知10^-5.60=2.5×10^-6）
（3）常溫下，0.1mol?L^-1NaHCO₃溶液的pH大于8，則溶液中c（H₂CO₃）

 

c（CO₃^2-）（填“＞”、“=”或“＜”），原因是

 

（用離子方程式和必要的文字說明）．

Answer 1

考點(diǎn)：原電池和電解池的工作原理,弱電解質(zhì)在水溶液中的電離平衡,鹽類水解的原理

專題：

分析：（1）氫氧燃料電池中，甲烷從負(fù)極通入，在反應(yīng)中失電子被氧化，堿性條件下生成碳酸根離子和水；陽離子移向正極；
（2）依據(jù)平衡常數(shù)概念結(jié)合平衡狀態(tài)下離子濃度和同時(shí)濃度計(jì)算得到；
（3）根據(jù)NaHCO₃溶液的中HCO₃^-的水解程度大于自身的電離程度來回答．

解答： 解：（1）在甲烷燃料電池中，負(fù)極上是燃料發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，在堿性環(huán)境下，電極反應(yīng)為：CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O；在原電池中陽離子移向正極，
故答案為：CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O；正；
（2）常溫常壓下，空氣中的CO₂溶于水，達(dá)到平衡時(shí)，溶液的pH=5.60，c（H⁺）=c（HCO₃^-）=10^-5.6mol/L；c（H₂CO₃）=1.5×10^-5 mol?L^-1．若忽略水的電離及H₂CO₃的第二級電離，則H₂CO₃的第一級電離的平衡常數(shù)K₁=

[H+]?[HCO3-]

[H2CO3]

=

10-5.6×10-5.6

1.5×10-5

=4×10^-7 mol?L^-1，故答案為：4×10^-7 mol?L^-1；
（3）因NaHCO₃溶液顯堿性，HCO₃^-的水解程度大于自身的電離程度，即NaHCO₃溶液中既存在電離平衡為HCO₃^-?CO₃^2-+H⁺，水解平衡為HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，而HCO₃^-水解程度大于電離程度，
故答案為：大于；因?yàn)镹aHCO₃溶液中既存在電離平衡：HCO₃^-?CO₃^2-+H⁺，又存在水解平衡：HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，而HCO₃^-水解程度大于電離程度．

點(diǎn)評：本題考查了燃料電池的工作原理、弱電解質(zhì)平衡常數(shù)的計(jì)算、鹽類水解的分析，題目難度中等，側(cè)重于考查學(xué)生對基礎(chǔ)知識的應(yīng)用能力．