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．某研究小組將甲烷燃料電池作為電源進(jìn)行氯化鎂溶液電解實(shí)驗(yàn)，電解裝置如圖所示．
請(qǐng)回答下列問題：
（1）甲烷燃料電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為：

 

．
（2）閉合開關(guān)K后，a、b電極上均有氣體產(chǎn)生，其中a電極上的電極反應(yīng)式為

 

，b電極上得到的氣體是

 

，電解氯化鎂溶液的離子方程式為

 

．
（3）若甲烷通入量為1.12L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），且反應(yīng)完全，則理論上通過電解池的電子的物質(zhì)的量為

 

，產(chǎn)生的氯氣體積為

 

L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）．

Answer 1

考點(diǎn)：原電池和電解池的工作原理

專題：

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，用濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙檢驗(yàn)氯氣，陰極上氫離子放電，同時(shí)溶液中生成氫氧化鎂；
（3）根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒計(jì)算．

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，a極上氯離子放電生成氯氣，電極方程式為2Cl^--2e^-=Cl₂，陰極上氫離子放電，同時(shí)溶液中生成氫氧化鎂沉淀，所以電池反應(yīng)的離子方程式為Mg²⁺+2Cl^-+2H₂O

通電  .

Mg（OH）₂↓+H₂↑+Cl₂↑，故答案為：2Cl^--2e^-=Cl₂；H₂；Mg²⁺+2Cl^-+2H₂O

通電  .

Mg（OH）₂↓+H₂↑+Cl₂↑；
（3）若甲烷通入量為 1.12L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），則甲烷的物質(zhì)的量為

1.12L

22.4L/mol

=0.05mol，由CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O，得轉(zhuǎn)移電子為0.4mol；
根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒得氯氣的體積=0.4mol×

1

2

×22.4L/mol=4.48L，
故答案為：0.4mol；4.48L．

點(diǎn)評(píng)：本題綜合考查原電池和電解池知識(shí)，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力的考查，注意把握電極方程式的書寫，為解答該類題目的關(guān)鍵，難度中等．