Question

【题目】新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入CH4和O2 ， 电解质为KOH溶液．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，如图所示．

回答下列问题：
（1）甲烷燃料电池正极、负极的电极反应分别为、 ．
（2）闭合K开关后，a、b电极上均有气体产生，其中b电极上得到的是 ， 电解氯化钠溶液的总反应方程式为；
（3）若每个电池甲烷通入量为1L（标准状况），且反应完全，则理论上通过电解池的电量为（法拉第常数F=9.65×104 Cmol﹣1 ， 列式计算），最多能产生的氯气体积为L（标准状况）．

Answer 1

【答案】
（1）2O2+4H2O+8e﹣=8OH﹣；CH4+10OH﹣﹣8e﹣=CO32﹣+7H2O
（2）H2；2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑
（3） ×8×9.65×104C/mol=3.45×104C；4
【解析】解：（1.）在碱性溶液中，甲烷燃料电池的总反应式为：CH4+2O2+2OH﹣=CO32﹣+3H2O，正极是：2O2+4H2O+8e﹣═8OH﹣ ， 负极是：CH4﹣8e﹣+10OH﹣═CO32﹣+7H2O．
所以答案是：2O2+4H2O+8e﹣=8OH﹣；CH4+10OH﹣﹣8e﹣=CO32﹣+7H2O；
（2.）b电极与通入甲烷的电极相连，作阴极，是H+放电，生成H2；电解氯化钠溶液的总反应方程式为：2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑，所以答案是：H2；2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑；
（3.）根据得失电子守恒，可得：1 mol CH4～8 mol e﹣～4 mol Cl2 ， 故若每个电池甲烷通入量为1 L（标准状况），生成4L Cl2；电解池通过的电量为 ×8×9.65×l04Cmol﹣1=3.45×104C（题中虽然有两个燃料电池，但电子的传递量只能用一个池的甲烷量计算），所以答案是： ×8×9.65×104C/mol=3.45×104C；4．