Question

【題目】(9分)

新型高效的甲烷燃料電池采用鉑為電極材料，兩電極上分別通入CH4和O2 ，電解質為KOH溶液。某研究小組將兩個甲烷燃料電池串聯后作為電源，進行飽和氯化鈉溶液電解實驗，如圖所示。

回答下列問題：

(1)甲烷燃料電池正極、負極的電極反應分別為 、 。

(2)閉合K開關后，a、b電極上均有氣體產生．其中b電極上得到的是 ，電解氯化鈉溶液的總反應方程式為 ；

(3)若每個電池甲烷通入量為1 L(標準狀況)，且反應完全，則理論上通過電解池的電量為

（法拉第常數F=9.65×l04C.mol-1，列式計算)，最多能產生的氯氣體積為 L(標準狀況)。

Answer 1

【答案】：（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】

試題（1）堿性條件下甲烷燃料電池正極的電極反應為O2＋2H2O＋4e－=4OH－，負極的電極反應為CH4＋10OH－－8e－=CO32-＋7H2O；

（2）a極是陽極，b極是陰極，所以b電極上氫離子得電子，得到的是H2，電解飽和氯化鈉溶液時，陽極上氯離子放電生成氯氣，陰極上氫離子放電生成氫氣，同時溶液中產生氫氧化鈉，所以電池反應式為：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑；

（3）根據的負極反應式，通入1mol甲烷時失電子8mol，總電量為8×96500C，由于圖中的兩個電池是串聯，故可知線路上轉移的電子與一個燃料電池時相同，若每個電池甲烷通入量為1 L(標準狀況)，物質的量為1/22.4mol，反應完全，則理論上通過電解池的電量為：（1L/22.4L.mol-1）×8×9.65×104C · mol－1=3.45×104C；最多能產生的氯氣體積為4L。