Question

14．將甲烷設計成燃料電池，其利用率更高，如圖所示（A，B為多孔性碳棒）．持續(xù)通入甲烷，在標準狀況下，消耗甲烷體積VL，則下列說法錯誤的是（　　）

• A． 通入CH₄的一端為原電池的負極，溶液中OH^-向負極區(qū)移動
• B． 當0＜V≤22.4L時，電池總反應式為CH₄+2O₂+2KOH═K₂CO₃+3H₂O
• C． 當22.4L＜V≤44.8L時，負極電極反應為CH₄^-8e^-+9CO₃^2-+3H₂O═10HCO₃^-
• D． 當V=33.6L時，溶液中陰離子濃度大小關系為c（CO₃^2- ）＞c（HCO^3-）＞c（OH^-）

Answer 1

分析 燃料電池中，通入燃料的一端為原電池的負極，通入空氣的一端為原電池的正極，陰離子向負極移動，陽離子移向正極，n（KOH）=2mol/L×1L=2mol，可能先后發(fā)生反應①CH₄+2O₂→CO₂+2H₂O、②CO₂+2KOH=K₂CO₃+H₂O、③K₂CO₃+CO₂+H₂O=2KHCO₃；根據(jù)甲烷的量計算生成的二氧化碳的量，結合反應方程式判斷反應產(chǎn)物及發(fā)生的反應．

解答 解：A．燃料電池中，通入CH₄的一端為原電池的負極，溶液中OH^-向負極區(qū)移動，故A正確；
B．當0＜V≤22.4L時，0＜n（CH₄）≤1mol，則0＜n（CO₂）≤1mol，只發(fā)生反應①②，且KOH過量，則電池總反應式為CH₄+2O₂+2KOH=K₂CO₃+3H₂O，故B正確；
C．當22.4 L＜V≤44.8L，1mol＜n（CH₄）≤2mol，則1mol＜n（CO₂）≤2mol，發(fā)生反應①②③，得到K₂CO₃和KHCO₃溶液，則負極反應式為CH₄-8e^-+9CO₃^2-+3H₂O=10HCO₃^-，故C正確；
D．當V=33.6L時，n（CH₄）=1.5mol，n（CO₂）=1.5mol，則電池總反應式為3CH₄+6O₂+4KOH=K₂CO₃+2KHCO₃+7H₂O，則得到0.5molK₂CO₃和1molKHCO₃的溶液，則c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-），故D錯誤；
故選D．

點評 本題考查了燃料電池的工作原理，注意二氧化碳與電解質(zhì)氫氧化鉀反應量的判斷，計算要求的綜合性較強，難度較大．