Question

(9分)

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1 L(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×l04C.mol-1，列式计算)，最多能产生的氯气体积为 L(标准状况)。

 

Answer 1

：（1）O2+2H2O +4e—=4OH—，CH4+10OH--8e—=CO32-+ 7H2O；（2）H2；2NaCl+2H2O2NaOH+ H2↑+ Cl2↑；（3）（1L/22.4L.mol-1）×8×9.65× 104C.mol-1 =3.45×104C；4。

【解析】：（1）燃料电池的总反应就是燃料燃烧的反应即：CH4+2O2+2OH- = CO32-+ 3H2O，故其正极反应式为：O2+ 2H2O +4e—= 4OH—，我们用总反应式减正极反应式可得负极反应式：CH4+10OH--8e—=CO32-+ 7H2O；（2分析图中三池可看出1、2两池是串联的燃料电池，通入甲烷的一极是负极，故此电解池中与其相连的b电极为阴极，生成的气体为氢气；电解的总反应式为：2NaCl+2H2O 2NaOH+ H2↑+ Cl2↑；（3）根据（1）中的负极反应式，可知通入1mol甲烷时失电子8mol，总电量为8×96500C，由于图中的两个电池是串联，故可知线路上转移的电子与一个燃料电池时相同，结合甲烷的量，其1L为1/22.4mol，可求电为：（1L/22.4L.mol-1）×8×9.65× 104C.mol-1 =3.45×104C；电解时得到氢气为4L。

【考点定位】此题以燃料电池的使用为载体，考查了原电池的电极反应式书写、电极的判断和电解知识。