Question

【題目】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。某研究小組將甲烷燃料電池作為電源，進行飽和氯化鈉溶液電解實驗，如圖所示。回答下列問題：

（1）甲烷燃料電池負極的電極反應為：____________________________。

（2）b電極上得到的氣體是_______，電解氯化鈉溶液的總反應方程式為 _____。

（3）若甲烷通入量為1 L(標準狀況)，且反應完全，則最多能產生的氯氣體積為______L(標準狀況)。

（4）以甲醇（CH3OH）為燃料的電池中，電解質溶液為堿性，則負極的電極反應為：負極_______________。

Answer 1

【答案】 CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O H2 2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑ 4L CH3OH+8OH－－6e－＝CO32－+6H2O

【解析】(1).負極，甲烷在堿性條件下失去電子生成碳酸根離子和水，電極反應為： CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O； (2). b極連接負極，則為陰極，溶液中的氫離子放電生成氫氣，電解氯化鈉溶液生成氫氧化鈉和氫氣和氯氣，故答案為：H2；2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑；(3). 通入1L甲烷，其物質的量為1/22.4mol，則失去的電子數為8/22.4mol，根據電子守恒分析，最多產生的氯氣為4/22.4mol，則標況下的體積為4L； (4).甲醇在堿性條件下失去電子結合氫氧根離子，生成碳酸根離子和水，電極反應為： CH3OH+8OH－－6e－＝CO32－+6H2O。