Question

20．瓦斯爆炸是煤矿开采中的重大危害，一种瓦斯分析仪（图甲）能够在煤矿巷道中的甲烷浓度达到一定浓度时，可以通过传感器显示．该瓦斯分析仪工作原理类似燃料电池的工作原理，其装置如下图乙所示，其中的固体电解质是Y₂O₃-Na₂O，O^2-可以在其中自由移动．

下列有关叙述正确的是（　　）

• A． 电极b是正极，O^2-由电极a流向电极b
• B． 瓦斯分析仪工作时，电池内电路中电子由电极b流向电极a
• C． 当固体电解质中有1 mol O^2-通过时，电子转移4 mol
• D． 电极a的反应式为：CH₄+5O^2--8e^-═CO₃^2-+2H₂O

Answer 1

分析 该装置是燃料电池，通入甲烷的电极a是负极、通入空气的电极b是正极，放电时，负极反应式为CH₄+5O^2--8e^-═CO₃^2-+2H₂O，正极反应式为O₂+4e^-=2O^2-，电子从负极沿导线流向正极，原电池内部阳离子向正极移动、阴离子向负极移动，据此分析解答．

解答 解：A．该原电池中，正极上氧气得电子发生还原反应，所以通入空气的电极b是正极，内电路中阴离子向负极移动，所以O^2-由电极b流向电极a，故A错误；
B．电子不进入原电池内部，内电路是通过阴阳离子定向移动形成电流，故B错误；
C．每个O原子得到2个电子生成O^2-，所以当固体电解质中有1mol O^2-通过时，电子转移2mol，故C错误；
D．a是负极，负极上甲烷失电子和氧离子反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为CH₄+5O^2--8e^-═CO₃^2-+2H₂O，故D正确；
故选D．

点评 本题考查了化学电源新型电池的原电池原理应用，主要理解电池电解质不是在水溶液中的氧化还原反应，电解质是固体，O^2-可以在其中自由移动，是本题的关键．