Question

12．如圖所示是甲烷燃料電池工作時的裝置，乙池中的兩個電極一個是石墨電極，一個是銅電極，工作時A、B兩個電極的質(zhì)量都不減少，請回答下列問題：
（1）A電極的材料是石墨，電極名稱是陽極，A極的電極反應(yīng)式為2Cl^--2e^-═Cl₂↑，加入甲烷的鉑電極電極名稱是負極，電極反應(yīng)式為CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O；
（2）乙池中總反應(yīng)的離子方程式為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$=Cl₂↑+H₂↑+2OH^-．
（3）在此過程中，乙池中某一電極析出氫氣0.56L（標準狀況），甲池中理論上消耗氧氣0.28L（標準狀況下）；若此時乙池溶液的體積為500mL，假設(shè)產(chǎn)生的氣體全部逸出，則乙池中溶液的pH為13．

Answer 1

分析 （1）堿性燃料電池中通入甲烷的一極為原電池的負極，通入氧氣的一極為原電池的正極，乙池為電解池，乙池中的兩個電極一個是石墨電極，一個是鐵電極，工作時A、B兩個電極的質(zhì)量都不減少，A連接原電池的正極，應(yīng)為電解池的陽極，則應(yīng)為石墨材料，B為電解池的陰極，為鐵電極，結(jié)合溶液中的離子放電順序分析；
（2）乙池中陰極上氫離子得電子，陽極上氯離子失電子生成氯氣；
（3）根據(jù)電極方程式中電子與物質(zhì)之間的物質(zhì)的量關(guān)系計算．

解答 解；（1）堿性燃料電池中通入甲烷的一極為原電池的負極，通入氧氣的一極為原電池的正極，乙池為電解池，乙池中的兩個電極一個是石墨電極，一個是鐵電極，工作時A、B兩個電極的質(zhì)量都不減少，A連接原電池的正極，應(yīng)為電解池的陽極，則應(yīng)為石墨材料，B為電解池的陰極，為鐵電極，A電極上氯離子失電子生成氯氣，其電極方程式為：2Cl^--2e^-═Cl₂↑；加入甲烷的鉑電極上甲烷失電子生成碳酸根離子和水，其電極方程式為：CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O；
故答案為：石墨；陽極；2Cl^--2e^-═Cl₂↑；負極；CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O；
（2）乙池中陰極上氫離子得電子，陽極上氯離子失電子生成氯氣，則乙池中總反應(yīng)的離子方程式為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$=Cl₂↑+H₂↑+2OH^-；
故答案為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$=Cl₂↑+H₂↑+2OH^-；
（3）乙池中陰極上氫離子得電子，2H⁺+2e^-═H₂↑，析出氫氣0.56L（標準狀況），其物質(zhì)的量為$\frac{0.56L}{22.4L/mol}$=0.025mol，則轉(zhuǎn)移電子為0.05mol，正極反應(yīng)式為2O₂+8H⁺+8e^-=4H₂O，則消耗的氧氣為0.0125mol，其體積為0.28L；乙池中總反應(yīng)的離子方程式為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$=Cl₂↑+H₂↑+2OH^-，根據(jù)氫氣的物質(zhì)的量可知，生成的氫氧根離子的物質(zhì)的量為0.05mol，c（OH^-）=$\frac{0.05mol}{0.5L}$=0.1mol/L，所以溶液的pH=13；
故答案為：0.28L；13．

點評 本題考查了原電池原理和電解池原理，明確原電池和電解池電極上發(fā)生反應(yīng)的類型即可分析解答本題，題目難度中等，注意電極反應(yīng)式的書寫與電解質(zhì)溶液的酸堿性有關(guān)．