Question

6．甲烷和甲醇可以做燃料電池（如圖1），具有廣闊的開發(fā)和應(yīng)用前景，回答下列問題：
（1）甲醇燃料電池（簡(jiǎn)稱DMFC）由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能量轉(zhuǎn)化率高、對(duì)環(huán)境無(wú)污染，可作為常規(guī)能源的替代品而越來(lái)越受到關(guān)注．DMFC工作原理如上圖所示：通入b氣體的電極是原電池的正極（填“正”或“負(fù)”）．通入a氣體的電極反應(yīng)式為CH₃OH+H₂O-6e^-═CO₂+6H⁺．
（2）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2所示U形管中氯化鈉溶液的體積為80ml．閉合K后，若每個(gè)電池甲烷用量均為0.224L（標(biāo)況），且反應(yīng)完全，則理論上通過(guò)電解池的電量為7.72×10³C（保留兩位小數(shù)，已知法拉第常數(shù)F=9.65×10⁴C/mol），若產(chǎn)生的氣體全部逸出，電解后溶液混合均勻，電解后U形管中溶液的pH為14．

Answer 1

分析 （1）電子從負(fù)極流出，正極流入，燃料電池中，通入氧氣的一極是正極，通入燃料的電極為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，甲醇被氧化生成二氧化碳；
（2）電解氯化鈉溶液的化學(xué)方程式為2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，可知關(guān)系式1 mol CH₄～8 mol e^-～8molNaOH計(jì)算．

解答 解：（1）電子從負(fù)極流出，正極流入，燃料電池中，通入氧氣的一極是正極，通入燃料的電極為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，甲醇被氧化生成二氧化碳，電極方程式為：CH₃OH+H₂O-6e ^-═CO₂+6H⁺，
故答案為：正；CH₃OH+H₂O-6e ^-═CO₂+6H⁺；
（2）電解氯化鈉溶液的化學(xué)方程式為2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，可知關(guān)系式1 mol CH₄～8 mol e^-～8molNaOH，故若每個(gè)電池甲烷通入量為0.224L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），生成0.08molNaOH，c（NaOH）=$\frac{0.08mol}{0.08L}$=1mol/L，pH=14；電解池通過(guò)的電量為$\frac{0.224L}{22.4L•mo{l}^{-1}}$×8×9.65×10⁴C•mol^-1=7.72×10³C（題中雖然有兩個(gè)燃料電池，但電子的傳遞量只能用一個(gè)池的甲烷量計(jì)算），
故答案為：7.72×10³C；14．

點(diǎn)評(píng) 本題綜合考查電化學(xué)知識(shí)，涉及電極判斷與電極反應(yīng)式書寫等問題，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寫，本題中難點(diǎn)和易錯(cuò)點(diǎn)為電極方程式的書寫，題目難度中等．