Question

1．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．某研究小組將兩個(gè)甲烷燃料電池串聯(lián)后作為電源，進(jìn)行飽和氯化鈉溶液電解實(shí)驗(yàn)，如圖所示．回答下列問題：

（1）甲烷燃料電池正極、負(fù)極的電極反應(yīng)分別為2O₂+4H₂O+8e^-=8OH^-、CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O
（2）閉合K開關(guān)后，a電極電極名稱是陽極，電極方程式為2Cl^--2e^-=Cl₂↑
（3）若標(biāo)準(zhǔn)狀況下，每個(gè)燃料電池中通入1.12L甲烷氣體完全反應(yīng)，則電解池中產(chǎn)生氯氣體積為4.48L．

Answer 1

分析 （1）甲烷堿性燃料電池中正極氧氣得電子被還原，負(fù)極甲烷失電子被氧化；
（2）a連接電源的正極，應(yīng)為陽極，氯離子放電生成氯氣；
（3）根據(jù)關(guān)系式1 mol CH₄～8 mol e^-～4 mol Cl₂計(jì)算．

解答 解：（1）在堿性溶液中，甲烷燃料電池的總反應(yīng)式為：CH₄+2O₂+2OH^-=CO₃^2-+3H₂O，正極是：2O₂+4H₂O+8e^-═8OH^-，負(fù)極是：CH₄-8e^-+10OH^-═CO₃^2-+7H₂O．
故答案為：2O₂+4H₂O+8e^-=8OH^-；CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O；
（2）a電極與通入氧氣的電極相連，作陽極，是Cl^-放電，生成Cl₂；電極反應(yīng)式為2Cl^--2e^-=Cl₂↑，故答案為：陽極；2Cl^--2e^-=Cl₂↑；
（3）根據(jù)得失電子守恒，可得：1 mol CH₄～8 mol e^-～4 mol Cl₂，故若每個(gè)電池甲烷通入量為1.12 L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），生成4×1.12L=4.48L Cl₂；
故答案為：4.48．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電解池和原電池的主體內(nèi)容，涉及電極判斷與電極反應(yīng)式書寫等問題，做題時(shí)注意從氧化還原的角度判斷原電池的正負(fù)極以及電極方程式的書寫，本題中難點(diǎn)和易錯(cuò)點(diǎn)為電極方程式的書寫．