Question

【题目】甲烷和甲醇可以做燃料电池，具有广阔的开发和应用前景，回答下列问题。

（1）甲醇燃料电池（简称DMFC）由于结构简单、能量转化率高、对环境无污染，可作为常规能源的替代品而越来越受到关注．DMFC工作原理如图1所示：通入b气体的电极是原电池的_________极（填“正”“负”），其电极反应式为_________________。

（2）某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行饱和氯化钠溶液电解实验，如图2所示。闭合K后，若每个电池甲烷用量均为0.224L（标况），且反应完全，U形管中氯化钠溶液的体积为800mL（氯化钠足量），且在电解过程中溶液体积变化忽略不计，产生的气体全部逸出，则在石墨电极a产生的气体为____________（填化学式），该气体在标况下的体积为___________。在电解后将U型管中溶液混合均匀，其pH为_______。

Answer 1

【答案】正 O2+4H+ + 4e－＝2H2O Cl2 0.896L 13

【解析】

（1）由电子流动的方向可知，a为负极，b为正极，所以通入b气体的电极是原电池的正极。正极通入O2，O2得电子后，生成的O2-与溶液中的H+结合成H2O，其电极反应式为O2+4H+ + 4e－＝2H2O；

（2）若每个电池甲烷用量均为0.224L（标况），即CH4为0.01mol，CH4中的C由-4价升高到+4价，所以1molCH4失去8mole-，共失电子0.08mol。石墨电极a与电源的正极相连，则其为阳极，产生的气体为Cl2，物质的量是0.08mol÷2＝0.04mol，在标况下的体积是0.04mol×22.4L/mol＝0.896L；根据方程式2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑可知生成氢氧化钠是0.08mol，则c(OH-)=，c(H+)=10-13mol/L，pH=13。