Question

1．將CH₄設(shè)計成燃料電池，其利用率更高，裝置如圖所示（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．完成下列問題：
（1）電源的負極為A （填A(yù)或B），OH^-由A移動．
A．B端移向A端    B． A端移向B端
（2）0＜V≤22.4L時，電池總反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CH₄+2O₂+2KOH═K₂CO₃+3H₂O．
（3）V=33.6L時，溶液中的溶質(zhì)為K₂CO₃和KHCO₃，物質(zhì)的量之比是1：2．

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(yīng)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(jié)合反應(yīng)方程式判斷反應(yīng)產(chǎn)物及．

解答 解：（1）燃料電池中，通入CH₄的一端（A）為原電池的負極，溶液中OH^-向負極區(qū)移動，
故答案為：A；A；
（2）當(dāng)0＜V≤22.4L時，0＜n（CH₄）≤1mol，則0＜n（CO₂）≤1mol，只發(fā)生反應(yīng)①②，且KOH過量，則電池總反應(yīng)式為CH₄+2O₂+2KOH=K₂CO₃+3H₂O，
故答案為：CH₄+2O₂+2KOH═K₂CO₃+3H₂O；
（3）當(dāng)V=33.6L時，n（CH₄）=1.5mol，n（CO₂）=1.5mol，則電池總反應(yīng)式為3CH₄+6O₂+4KOH=K₂CO₃+2KHCO₃+7H₂O，則得到0.5molK₂CO₃和1molKHCO₃的溶液，物質(zhì)的量之比為：1：2，
故答案為：K₂CO₃和KHCO₃；1：2．

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(yīng)量的判斷，計算要求的綜合性較強，難度較大．