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．回答下列問(wèn)題：
（1）甲烷燃料電池正極、負(fù)極的電極反應(yīng)分別為

2O₂+4H₂O+8e^-=8OH^-

、

CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O

．
（2）閉合K開(kāi)關(guān)后，a、b電極上均有氣體產(chǎn)生．其中b電極上得到的是

氫氣

，a電極上所產(chǎn)生氣體檢驗(yàn)方為法

把濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙靠近a極，若試紙變藍(lán)，說(shuō)明得到的氣體是Cl₂

，電解氯化鈉溶液的總反應(yīng)方程式為

2NaCl+2H₂O

電解  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑

．

Answer 1

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，a連接正極，為陽(yáng)極，陽(yáng)極上生成氯氣，氯氣能使?jié)駶?rùn)的淀粉碘化鉀試紙變藍(lán)色；電解氯化鈉溶液生成氫氣、氯氣和氫氧化鈉．

解答：解：（1）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：2O₂+4H₂O+8e^-=8OH^-；CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O；
（2）b電極與通入甲烷的電極相連，作陰極，是H⁺放電，生成H₂；a連接正極，為陽(yáng)極，陽(yáng)極上氯離子放電生成氯氣，氯氣能和碘離子發(fā)生置換反應(yīng)生成碘單質(zhì)，碘與淀粉試液變藍(lán)色，所以檢驗(yàn)氯氣的方法是：把濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙靠近a極，若試紙變藍(lán)，說(shuō)明得到的氣體是Cl₂；
電解氯化鈉溶液的總反應(yīng)方程式為：2NaCl+2H₂O

電解  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，
故答案為：H₂；把濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙靠近a極，若試紙變藍(lán)，說(shuō)明得到的氣體是Cl₂；2NaCl+2H₂O

電解  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑．

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)．