Question

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(gè)甲烷燃料電池串聯(lián)后作為電源，進(jìn)行飽和氯化鈉溶液電解實(shí)驗(yàn)，如圖所示．

（l）通入甲烷的一極作原電池的

 

極（填“正”或“負(fù)”）
（2）閉合K開(kāi)關(guān)后，a、b電極上均有氣體產(chǎn)生，其中b極得到的氣體是

 

．
（3）該甲烷燃料電池中，負(fù)極反應(yīng)式為

 

，正極反應(yīng)式為

 

．
（4）甲烷燃料電池工作時(shí)，若某一電極上消耗11.2L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）的CH₄ 氣體，線(xiàn)路中轉(zhuǎn)移電子的個(gè)數(shù)是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：原電池和電解池的工作原理

專(zhuān)題：

分析：（1）甲烷堿性燃料電池中正極氧氣得電子被還原，負(fù)極甲烷失電子被氧化；
（2）b連接電源的負(fù)極，應(yīng)為陰極，生成氫氣；
（3）甲烷堿性燃料電池中正極氧氣得電子被還原，負(fù)極甲烷失電子被氧化；
（4）根據(jù)關(guān)系式1molCH₄～8mole^-計(jì)算．

解答： 解：（1）在堿性溶液中，正極氧氣得電子被還原，負(fù)極甲烷失電子被氧化，所以通入甲烷的一極作原電池的負(fù)極，故答案為：負(fù)；
（2）b電極與通入甲烷的電極相連，作陰極，是H⁺放電，生成H₂；故答案為：H₂；
（3）在堿性溶液中，甲烷燃料電池的總反應(yīng)式為：CH₄+2O₂+2OH^-=CO₃^2-+3H₂O，正極是：2O₂+4H₂O+8e^-═8OH^-，負(fù)極是：CH₄-8e^-+10OH^-═CO₃^2-+7H₂O．
故答案為：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O；2O₂+4H₂O+8e^-=8OH^-；
（3）根據(jù)得失電子守恒，可得：1mol CH₄～8mole^-，故若某一電極上消耗11.2L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）即

11.2L

22.4L/mol

=0.5mol的CH₄氣體，所以線(xiàn)路中轉(zhuǎn)移電子的個(gè)數(shù)是4N_A，故答案為：4N_A．

點(diǎn)評(píng)：本題涵蓋電解池和原電池的主體內(nèi)容，涉及電極判斷與電極反應(yīng)式書(shū)寫(xiě)等問(wèn)題，做題時(shí)注意從氧化還原的角度判斷原電池的正負(fù)極以及電極方程式的書(shū)寫(xiě)，本題中難點(diǎn)和易錯(cuò)點(diǎn)為電極方程式的書(shū)寫(xiě)．