Question

【題目】(9分)

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(wèn)題：

(1)甲烷燃料電池正極、負(fù)極的電極反應(yīng)分別為 、 。

(2)閉合K開(kāi)關(guān)后，a、b電極上均有氣體產(chǎn)生．其中b電極上得到的是 ，電解氯化鈉溶液的總反應(yīng)方程式為 ；

(3)若每個(gè)電池甲烷通入量為1 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，且反應(yīng)完全，則理論上通過(guò)電解池的電量為

（法拉第常數(shù)F=9.65×l04C.mol-1，列式計(jì)算)，最多能產(chǎn)生的氯氣體積為 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。

Answer 1

【答案】：（1）O2+2H2O +4e—=4OH—，CH4+10OH--8e—=CO32-+ 7H2O；（2）H2；2NaCl+2H2O2NaOH+ H2↑+ Cl2↑；（3）（1L/22.4L.mol-1）×8×9.65× 104C.mol-1 =3.45×104C；4。

【解析】

試題（1）堿性條件下甲烷燃料電池正極的電極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－=4OH－，負(fù)極的電極反應(yīng)為CH4＋10OH－－8e－=CO32-＋7H2O；

（2）a極是陽(yáng)極，b極是陰極，所以b電極上氫離子得電子，得到的是H2，電解飽和氯化鈉溶液時(shí)，陽(yáng)極上氯離子放電生成氯氣，陰極上氫離子放電生成氫氣，同時(shí)溶液中產(chǎn)生氫氧化鈉，所以電池反應(yīng)式為：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑；

（3）根據(jù)的負(fù)極反應(yīng)式，通入1mol甲烷時(shí)失電子8mol，總電量為8×96500C，由于圖中的兩個(gè)電池是串聯(lián)，故可知線路上轉(zhuǎn)移的電子與一個(gè)燃料電池時(shí)相同，若每個(gè)電池甲烷通入量為1 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，物質(zhì)的量為1/22.4mol，反應(yīng)完全，則理論上通過(guò)電解池的電量為：（1L/22.4L.mol-1）×8×9.65×104C · mol－1=3.45×104C；最多能產(chǎn)生的氯氣體積為4L。