Question

8．將CH₄設(shè)計(jì)成燃料電池，其利用率更高，裝置如圖所示（A、B為多孔性碳棒）持續(xù)通入甲烷，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，消耗甲烷體積VL．則下列說法正確的是（　�。�

• A． OH^-由A端移向B端
• B． 0＜V≤22.4L時(shí)，電池總反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CH₄+2O₂+KOH═KHCO₃+2H₂O
• C． 22.4L＜V≤44.8L時(shí)，負(fù)極電極反應(yīng)為：CH₄-8e^-+9CO₃^2-+3H₂O=10HCO₃^-
• D． V=33.6L時(shí)，溶液中陰離子濃度大小關(guān)系為：c（CO₃^2- ）＞c（HCO₃^- ）＞c（OH^-）

Answer 1

分析 燃料電池中，通入燃料的一端為原電池的負(fù)極，通入空氣的一端為原電池的正極，n（KOH）=2mol/L×1L=2mol，可能先后發(fā)生反應(yīng)①CH₄+2O₂→CO₂+2H₂O、②CO₂+2KOH=K₂CO₃+H₂O、③K₂CO₃+CO₂+H₂O=2KHCO₃；根據(jù)甲烷的量計(jì)算生成的二氧化碳的量，結(jié)合反應(yīng)方程式判斷反應(yīng)產(chǎn)物及發(fā)生的反應(yīng)．

解答 解：A、燃料電池中，通入CH₄的一端為原電池的負(fù)極，通入空氣的一端為原電池的正極，OH^-由移向負(fù)極，即從B端移向A端，故A錯(cuò)誤；
B、當(dāng)0＜V≤22.4L時(shí)，0＜n（CH₄）≤1mol，則0＜n（CO₂）≤1mol，只發(fā)生反應(yīng)①②，且KOH過量，則電池總反應(yīng)式為CH₄+2O₂+2KOH=K₂CO₃+3H₂O，
故B錯(cuò)誤；
C、當(dāng)22.4 L＜V≤44.8L，1mol＜n（CH₄）≤2mol，則1mol＜n（CO₂）≤2mol，發(fā)生反應(yīng)①②③，得到K₂CO₃和KHCO₃溶液，則負(fù)極反應(yīng)式為CH₄-8e^-+9CO₃^2-+3H₂O=10HCO₃^-，故C正確；
D、當(dāng)V=33.6L時(shí)，n（CH₄）=1.5mol，n（CO₂）=1.5mol，則電池總反應(yīng)式為3CH₄+6O₂+4KOH=K₂CO₃+2KHCO₃+7H₂O，則得到0.5molK₂CO₃和1molKHCO₃的溶液，則c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-），故D錯(cuò)誤．
故選C．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了燃料電池的工作原理重要考點(diǎn)，計(jì)算要求的綜合性較強(qiáng)，難度較大．