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．某研究小組用甲烷燃料電池作為電源，進(jìn)行飽和氯化鈉溶液的電解實(shí)驗(yàn)，如圖所示．
回答下列問題：
（1）甲烷燃料電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為

CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O

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

氯氣

，電解氯化鈉溶液的總反應(yīng)方程式為

2NaCl+2H₂O

電解  .

Cl₂↑+H₂↑+2NaOH

．
（3）若甲烷通入量為2L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），且反應(yīng)完全則最多能產(chǎn)生的氯氣體積為

8

 L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）．

Answer 1

分析：（1）甲烷燃料電池中，負(fù)極上甲烷失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；
（2）閉合K開關(guān)后，a是陽極，b是陰極，陽極上氯離子放電，陰極上氫離子放電，同時(shí)溶液中生成氫氧化鈉；
（3）根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒計(jì)算生成氯氣的體積．

解答：解：（1）甲烷燃料電池中，負(fù)極上甲烷失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O，故答案為：CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O；
（2）閉合K開關(guān)后，a是陽極，b是陰極，陽極上氯離子放電生成氯氣，陰極上氫離子放電，同時(shí)溶液中生成氫氧化鈉，所以電池反應(yīng)式為：2NaCl+2H₂O

電解  .

Cl₂↑+H₂↑+2NaOH，
故答案為：氯氣；2NaCl+2H₂O

電解  .

Cl₂↑+H₂↑+2NaOH；
（3）根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒得氯氣的體積=

2L×8

2

=8L，故答案為：8．

點(diǎn)評：本題考查原電池和電解池，明確堿性溶液中發(fā)生的電極反應(yīng)及發(fā)生的電解反應(yīng)是解答本題的關(guān)鍵，注意串聯(lián)時(shí)轉(zhuǎn)移電子相等，題目難度中等．