Question

【题目】CH4﹣O2燃料电池具有放电稳定，无污染等优点，如图用甲烷氧气燃料电池电解饱和氯化钠溶液的模型图，其中氯化钠溶液滴有酚酞试液。已知甲烷氧气燃料电池的总反应式为：CH4+2O2+2KOH K2CO3+3H2O请认真读图，回答以下问题：

（1）请写出通入甲烷气体的一极所发生的电极反应式：____________________，其附近的pH值________（填“不变”或“变大”或“变小”） 通入O2气体的一极所发生的电极反应式：_______________,其附近的pH值________（填“不变”或“变大”或“变小”）。

（2）a为_______极，电极反应式为______________；b为_______极，电极反应式为_________________，现象是_______________；总方程式为 ____________________________。

（3）如果通入1mol的甲烷完全参与电极反应，则电路中转移___________mol的电子，a电极产生的气体在标准状况下的体积为______________L。

Answer 1

【答案】 CH4﹣8e﹣+10OH﹣═CO32﹣+7H2O 变小 O2+2H2O+4e－ =4OH－ 变大 阳极 2Cl-－2e－ = Cl2↑ 阴极 2H++ 2e- = H2 ↑ b电极附近变红 2NaCl+2H2O2NaOH+ H2↑ + Cl2↑ 8mol 89.6L

【解析】本题考查原电池电极反应式的书写、电解原理的应用以及计算，（1）左边装置为燃料电池，通入甲烷的一极为负极，因为电解质为KOH溶液，因此负极反应式为CH4＋10OH－－8e－=CO32－＋7H2O，根据负极反应式，消耗OH－，因此负极附近的pH变小；通入氧气一极为正极，反应式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－，产生了OH－，则pH变大；（2）a与燃料电池的正极相连，即a电极为阳极，电极反应式为2Cl－－2e－=Cl2↑，b电极连接燃料电池的负极，则b电极为阴极，电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑或2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，因此NaCl溶液中滴入酚酞，则b电极现象是b电极附近变红，总反应式为 2NaCl+2H2O 2NaOH＋ H2↑ + Cl2↑；（3） 根据(1)1mol甲烷完全参与反应，转移电子物质的量为8mol，根据电子守恒，建立关系式为CH4～8e－～4Cl2，消耗1mol甲烷，a电极产生4molCl2，即氯气的体积为4×22.4L=89.6L。