Question

如圖是一個(gè)乙醇燃料電池工作時(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，請(qǐng)回答下列問題：

（1）M電極的材料是

 

，電極名稱是

 

，加入乙醇的鉑電極的電極反應(yīng)式為

 

．寫出乙池中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)的離子方程式：

 

．
（2）在此過程中，乙池中某一電極析出金屬銀4.32g時(shí)，甲池中理論上消耗氧氣為

 

L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）；若此時(shí)乙池溶液的體積為400mL，則乙池中溶液的pH為

 

．
（3）若在常溫常壓下，1g C₂H₅OH燃燒生成CO₂和液態(tài)H₂O時(shí)放出29.71kJ熱量表示該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為

 

．
（4）甲烷也是一種很好的清潔能源．蘊(yùn)藏在海底的“可燃冰”是高壓下形成的外觀像冰的甲烷水合物固體．甲烷氣體燃燒的熱化學(xué)方程式為：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.3kJ/mol．356g“可燃冰”（若分子式為CH₄?9H₂O）釋放的甲烷氣體完全燃燒生成液態(tài)水．放出的熱量為

 

kJ．

Answer 1

考點(diǎn)：常見化學(xué)電源的種類及其工作原理

專題：電化學(xué)專題

分析：（1）堿性甲烷燃料電池中通入甲烷的一極為原電池的負(fù)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(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，N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，M為電解池的陰極，為鐵電極，電解硝酸銀溶液時(shí)，陰極反應(yīng)式為Ag⁺+e^-=Ag，陽極反應(yīng)式為4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，
（2）結(jié)合電子的轉(zhuǎn)移的物質(zhì)的量的判斷進(jìn)行計(jì)算；
（3）根據(jù)1g C₂H₅OH燃燒放出的熱量求出1mol燃燒放熱，再寫出熱化學(xué)方程式；
（4）356 g CH₄?9H₂O可以釋放出2 mol CH₄，再根據(jù)燃燒熱的計(jì)算．

解答： 解：（1）堿性甲烷燃料電池中通入甲烷的一極為原電池的負(fù)極，負(fù)極上甲烷失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O，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(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，N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，N為陽極，電極反應(yīng)式是4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，M為陰極，電極材料是Fe，電極反應(yīng)式為Ag⁺+e^-=Ag，則乙池的總反應(yīng)式為4AgNO₃+2H₂O

電解  .

4Ag↓+O₂↑+4HNO₃，
故答案為：Fe；4AgNO₃+2H₂O

電解  .

4Ag↓+O₂↑+4HNO₃；
（2）n（Ag）=

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）=

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，所以溶液的pH=1；
故答案為：0.224；1；
（3）1g C₂H₅OH燃燒生成CO₂和液態(tài)H₂O時(shí)放出29.71kJ熱量，則1mol乙醇燃燒放出的熱量=

29.7kJ 1g

46g/mol

=1366.7kJ，所以其熱化學(xué)反應(yīng)方程式為：C₂H₅OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+3H₂O（l）△H=-1366.7kJ/mol，
故答案為：C₂H₅OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+3H₂O（l）△H=-1366.7kJ/mol；
（4）356 g CH₄?9H₂O可以釋放出2 mol CH₄，已知甲烷的燃燒熱為890.3 kJ/mol，則890.3 kJ/mol×2 mol=1 780.6 kJ；
故答案為：1780.6．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了原電池原理和電解池原理、熱化學(xué)方程的書寫，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．