Question

【題目】某甲烷燃料電池工作時的裝置如圖所示，乙池中的兩個電極一個是石墨電極，一個是鐵電極，工作時M、N兩個電極的質量都不減少。請回答下列問題：

（1）鐵電極為乙池中___電極（填“M”或“N”）；N極的電極反應式為____________；通入甲烷的鉑電極的電極反應式為____。

（2）在此過程中，乙池中某一電極析出金屬銀4.32g時，甲池中理論上消耗氧氣_______L（標準狀況下）；若此時乙池溶液的體積為400mL，則乙池中溶液的c(H+)為___mol·L-1。

Answer 1

【答案】 M 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ CH4-8e－＋10OH－=CO32—+7H2O 0.224 0.1

【解析】試題分析：本題考查甲烷燃料電池電極反應式的書寫，電解池電極材料的判斷和電化學的有關計算。

（1）甲池的甲烷燃料電池中通入甲烷的Pt電極為負極，通入O2的Pt電極為正極；乙池中M與甲池中的負極相連，M為陰極，N為陽極；工作時M、N兩個電極的質量都不減少，鐵為活性電極，若鐵為陽極，鐵的質量應減少，鐵只能為陰極，鐵電極為乙池中的M；N為石墨電極，為陽極，電極反應式為4OH--4e-=O2↑+2H2O 。甲烷燃料電池中的電解質溶液為KOH溶液，在堿性條件下CH4被氧化成CO32-，通入甲烷的Pt電極的電極反應式為CH4-8e－＋10OH－=CO32—+7H2O。

（2）n（Ag）==0.04mol，乙池中析出金屬Ag的是陰極，電極反應式為Ag++e-=Ag，則電路中通過的電子物質的量為0.04mol，根據電子守恒，甲池中消耗氧氣物質的量為0.04mol4=0.01mol，消耗氧氣在標準狀況下的體積為0.01mol22.4L/mol=0.224L。乙池中反應的離子方程式為4Ag++2H2O4Ag+4H++O2↑，則生成的H+物質的量為0.04mol，c（H+）=0.04mol0.4L=0.1mol/L。