Question

（8分）可以将氧化还原反应2H2＋O2＝2H2O设计成原电池。

（1）利用H2、O2、HCl溶液构成燃料电池，则正极的电极反应式为_________________________

___________；负极的电极反应式为__________________________________。

（2）把H2改成CH4，KOH溶液作电解质，则负极的电极反应式为________________________

_____________，当导线中通过4 mol电子时，需消耗______mol的KOH；将4 mol CH4完全与Cl2发生取代反应，并生成等物质的量的四种氯代物，则理论上需要消耗Cl2的物质的量为_______mol。

 

Answer 1

（1）O2＋4H+＋4eˉ＝2H2O（2分）；2H2－4eˉ＝4H+（2分）；

（2）CH4＋10OH-－8e-＝CO32-＋7H2O（2分）；1（1分）；10（1分）；

【解析】

试题分析：（1）酸性氢氧燃料电池中，负极上燃料失电子生成氢离子、正极上氧气得电子和氢离子反应生成水，正极反应为O2+4H++4eˉ=2H2O；负极反应为2H2-4eˉ=4H+。

（2）碱性甲烷燃料电池中，负极上甲烷失电子和氢氧根离子反应生成水和碳酸根离子，电极反应为CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O；电池反应式为CH4+2KOH+2O2=K2CO3+3H2O，根据KOH和转移电子之间的关系式得消耗n（KOH）=4mol÷8×2=1mol；甲烷取代反应中，被取代H原子的物质的量与氯气的物质的量相等，生成等物质的量的四种氯代物，则生成四种氯代物的物质的量都是1mol，消耗氯气的物质的量=1mol×（1+2+3+4）=10mol。

考点：本题考查原电池原理及物质的量的计算。