Question

3．以熔融Li₂CO₃和K₂CO₃為電解質(zhì)，天然氣經(jīng)重整催化作用提供反應(yīng)氣的燃料電池如圖．下列說法正確的是（　　）

• A． 以此電池為電源電解精煉銅，當(dāng)有0.1 mol e^-轉(zhuǎn)移時，有3.2 g銅溶解
• B． 若以甲烷為燃料氣時負(fù)極極反應(yīng)式：CH₄+5O^2--8e^-═CO₃^2-+2H₂O
• C． 該電池使用過程中需補充Li₂CO₃和K₂CO₃
• D． 空氣極發(fā)生的電極反應(yīng)式為O₂+4e^-+2CO₂═2CO${\;}_{3}^{2-}$

Answer 1

分析 該燃料電池中，通入甲烷的一極為原電池的負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，根據(jù)圖示信息知道負(fù)極電極反應(yīng)式為：H₂-2e^-+CO₃^2-=CO₂+H₂O，通入空氣和CO₂的混合氣體一極為原電池的正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O₂+4e^-+2CO₂=2CO₃^2-，
A、依據(jù)電子守恒結(jié)合電極反應(yīng)計算得到；
B、原電池的負(fù)極上發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)；
C、根據(jù)得失電子守恒，分析判斷碳酸離子濃度的變化情況；
D、空氣極是氧氣得到電子，生成碳酸根離子的反應(yīng)．

解答 解：A、電解精煉銅，陰極上銅離子得到電子生成銅，電極反應(yīng)Cu²⁺+2e^-=Cu，當(dāng)電路有0.1mol e^-轉(zhuǎn)移反應(yīng)生成銅0.05mol，如果全部是銅放電，則溶解的銅的質(zhì)量=0.05mol×64g/mol=3.2g，粗銅有比銅更活潑的金屬首先放電，所以溶解的銅小于3.2g，故A錯誤；
B、根據(jù)圖示信息，通入甲烷的電極是負(fù)極，在負(fù)極上，甲烷變?yōu)闅錃�，氫氣發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，即H₂-2e^-+CO₃^2-=CO₂+H₂O，故B錯誤；
C、假設(shè)轉(zhuǎn)移4mol的電子，根據(jù)電極反應(yīng)：負(fù)極電極反應(yīng)式為：H₂-2e^-+CO₃^2-=CO₂+H₂O，通入空氣和CO₂的混合氣體一極為原電池的正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O₂+4e^-+2CO₂=2CO₃^2-，負(fù)極消耗2mol的碳酸根離子，正極產(chǎn)生2mol的碳酸根離子，所以碳酸根離子的濃度不變，無需補充Li₂CO₃和K₂CO₃，故C錯誤；
D、原電池正極上的電極反應(yīng)式為O₂+4e^-+2CO₂=2CO₃^2-，故D正確；
故選：D．

點評 本題考查了圖象分析判斷的方法應(yīng)用，原電池原理的分析判斷和電極反應(yīng)的分析判斷，掌握基礎(chǔ)是解題的關(guān)鍵，題目難度中等．