Question

10．如圖是一個(gè)甲烷燃料電池工作時(shí)的示意圖，乙池中的兩個(gè)電極一個(gè)是石墨電極，一個(gè)是鐵電極，工作時(shí)M、N兩個(gè)電極的質(zhì)量都不減少；甲池中發(fā)生的反應(yīng)為：CH₄+2O₂+2KOH═K₂CO₃+3H₂O．回答下列問(wèn)題：
（1）M電極材料是鐵，N電極的電極反應(yīng)式為4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，通入甲烷的鉑電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O．
（2）在此過(guò)程中，乙池中某一電極析出金屬銀4.32g時(shí)，甲池中理論上消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氧氣體積為0.224L；若此時(shí)乙池溶液的體積為400mL，則乙池溶液中的H⁺的物質(zhì)的量濃度為0.1mol/L．

Answer 1

分析 （1）堿性乙醇電池為原電池，通入乙醇的電極是負(fù)極，通入氧氣的電極是正極，乙池有外接電源，屬于電解池，根據(jù)圖片知，N是陽(yáng)極，M是陰極，工作時(shí)M、N兩個(gè)電極的質(zhì)量都不減少，則M電極是鐵，N電極是石墨，根據(jù)燃料電池和電解池的工作原理回答；
（2）電解硝酸銀溶液時(shí)，陰極反應(yīng)式為Ag⁺+e^-=Ag，陽(yáng)極反應(yīng)式為4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，結(jié)合電子的轉(zhuǎn)移的物質(zhì)的量的判斷進(jìn)行計(jì)算．

解答 解：（1）堿性乙醇電池為原電池，通入乙醇的電極是負(fù)極，通入氧氣的電極是正極，乙池有外接電源，屬于電解池，根據(jù)圖片知，N是陽(yáng)極，M是陰極，工作時(shí)M、N兩個(gè)電極的質(zhì)量都不減少，則M電極是鐵，N電極是石墨，通過(guò)以上分析知，M是陰極，N極是陽(yáng)極，N上電極反應(yīng)式為4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，甲烷是燃料電池的負(fù)極，發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，堿性環(huán)境下，電極反應(yīng)式為：CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O，故答案為：鐵；4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O．
（2）n（Ag）=$\frac{4.32g}{108g/mol}$=0.04mol，根據(jù)Ag⁺+e^-=Ag可知轉(zhuǎn)移電子為0.04mol，甲池中通入氧氣的一極為正極，反應(yīng)式為2O₂+8H⁺+8e^-=4H₂O，則消耗n（O₂）=$\frac{1}{4}$×0.04mol=0.01mol，V（O₂）=0.01mol×22.4L/mol=0.224L；乙池中某一電極析出金屬銀4.32g時(shí)，同時(shí)產(chǎn)生氫離子的物質(zhì)的量是0.04mol，則其濃度是0.1mol/L，故答案為：0.224，0.1mol/L．

點(diǎn)評(píng) 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，難度不大，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)．