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^-＝CO₃^2-＋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^-=CO₃^2-+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。