Question

1．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2O₂+4H₂O+8e^-=8OH^-、CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O
（2）闭合K开关后，a电极电极名称是阳极，电极方程式为2Cl^--2e^-=Cl₂↑
（3）若标准状况下，每个燃料电池中通入1.12L甲烷气体完全反应，则电解池中产生氯气体积为4.48L．

Answer 1

分析 （1）甲烷碱性燃料电池中正极氧气得电子被还原，负极甲烷失电子被氧化；
（2）a连接电源的正极，应为阳极，氯离子放电生成氯气；
（3）根据关系式1 mol CH₄～8 mol e^-～4 mol Cl₂计算．

解答 解：（1）在碱性溶液中，甲烷燃料电池的总反应式为：CH₄+2O₂+2OH^-=CO₃^2-+3H₂O，正极是：2O₂+4H₂O+8e^-═8OH^-，负极是：CH₄-8e^-+10OH^-═CO₃^2-+7H₂O．
故答案为：2O₂+4H₂O+8e^-=8OH^-；CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O；
（2）a电极与通入氧气的电极相连，作阳极，是Cl^-放电，生成Cl₂；电极反应式为2Cl^--2e^-=Cl₂↑，故答案为：阳极；2Cl^--2e^-=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1.12 L（标准状况），生成4×1.12L=4.48L Cl₂；
故答案为：4.48．

点评 本题考查了电解池和原电池的主体内容，涉及电极判断与电极反应式书写等问题，做题时注意从氧化还原的角度判断原电池的正负极以及电极方程式的书写，本题中难点和易错点为电极方程式的书写．