Question

如图是一个乙醇燃料电池工作时的示意图，乙池中的两个电极一个是石墨电极，一个是铁电极，工作时M、N两个电极的质量都不减少，请回答下列问题：

（1）M电极的材料是

 

，电极名称是

 

，加入乙醇的铂电极的电极反应式为

 

．写出乙池中发生的化学反应的离子方程式：

 

．
（2）在此过程中，乙池中某一电极析出金属银4.32g时，甲池中理论上消耗氧气为

 

L（标准状况下）；若此时乙池溶液的体积为400mL，则乙池中溶液的pH为

 

．
（3）若在常温常压下，1g C₂H₅OH燃烧生成CO₂和液态H₂O时放出29.71kJ热量表示该反应的热化学方程式为

 

．
（4）甲烷也是一种很好的清洁能源．蕴藏在海底的“可燃冰”是高压下形成的外观像冰的甲烷水合物固体．甲烷气体燃烧的热化学方程式为：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.3kJ/mol．356g“可燃冰”（若分子式为CH₄?9H₂O）释放的甲烷气体完全燃烧生成液态水．放出的热量为

 

kJ．

Answer 1

考点：常见化学电源的种类及其工作原理

专题：电化学专题

分析：（1）碱性甲烷燃料电池中通入甲烷的一极为原电池的负极，通入氧气的一极为原电池的正极，乙池为电解池，乙池中的两个电极一个是石墨电极，一个是铁电极，工作时M、N两个电极的质量都不减少，N连接原电池的正极，应为电解池的阳极，则应为石墨材料，M为电解池的阴极，为铁电极，电解硝酸银溶液时，阴极反应式为Ag⁺+e^-=Ag，阳极反应式为4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，
（2）结合电子的转移的物质的量的判断进行计算；
（3）根据1g C₂H₅OH燃烧放出的热量求出1mol燃烧放热，再写出热化学方程式；
（4）356 g CH₄?9H₂O可以释放出2 mol CH₄，再根据燃烧热的计算．

解答： 解：（1）碱性甲烷燃料电池中通入甲烷的一极为原电池的负极，负极上甲烷失电子发生氧化反应，电极反应式为CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O，通入氧气的一极为原电池的正极，乙池为电解池，乙池中的两个电极一个是石墨电极，一个是铁电极，工作时M、N两个电极的质量都不减少，N连接原电池的正极，应为电解池的阳极，则应为石墨材料，N为阳极，电极反应式是4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，M为阴极，电极材料是Fe，电极反应式为Ag⁺+e^-=Ag，则乙池的总反应式为4AgNO₃+2H₂O

电解  .

4Ag↓+O₂↑+4HNO₃，
故答案为：Fe；4AgNO₃+2H₂O

电解  .

4Ag↓+O₂↑+4HNO₃；
（2）n（Ag）=

4.32g

108g/mol

=0.04mol，根据Ag⁺+e^-=Ag可知转移电子为0.04mol，
甲池中通入氧气的一极为正极，反应式为2O₂+8H⁺+8e^-=4H₂O，则消耗n（O₂）=

1

4

×0.04mol=0.01mol，V（O₂）=0.01mol×22.4L/mol=0.224L；乙池中某一电极析出金属银4.32g时，同时产生氢离子的物质的量是0.04mol，则其浓度是0.1mol/L，所以溶液的pH=1；
故答案为：0.224；1；
（3）1g C₂H₅OH燃烧生成CO₂和液态H₂O时放出29.71kJ热量，则1mol乙醇燃烧放出的热量=

29.7kJ 1g

46g/mol

=1366.7kJ，所以其热化学反应方程式为：C₂H₅OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+3H₂O（l）△H=-1366.7kJ/mol，
故答案为：C₂H₅OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+3H₂O（l）△H=-1366.7kJ/mol；
（4）356 g CH₄?9H₂O可以释放出2 mol CH₄，已知甲烷的燃烧热为890.3 kJ/mol，则890.3 kJ/mol×2 mol=1 780.6 kJ；
故答案为：1780.6．

点评：本题考查了原电池原理和电解池原理、热化学方程的书写，明确原电池和电解池电极上发生反应的类型即可分析解答本题，题目难度中等．