Question

【题目】I.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）甲烷燃料电池负极的电极反应式为________________________。

（2）闭合开关K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__________________________。

II.用NaOH溶液吸收烟气中的SO2，将所得的Na2SO3溶液进行电解，可循环再生NaOH，同时得到H2SO4，其原理如图所示。(电极材料为石墨)

（1）图中a极要连接电源的(填“正”或“负”)________极，C口流出的物质是________。

（2）b电极SO放电的电极反应式为____________。

（3）电解过程中阴极区碱性明显增强，用平衡移动原理解释原因________________。

Answer 1

【答案】 CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O H2 2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－ 负 硫酸 SO－2e－＋H2O===SO＋2H＋ H2OH＋＋OH－，在阴极H＋放电生成H2，c(H＋)减小，水的电离平衡正向移动，碱性增强

【解析】I.(1)在碱性溶液中，甲烷燃料电池的总反应式为CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O，正极是：2O2+4H2O+8e-═8OH-，负极是：CH4-8e-+10OH-═CO32-+7H2O，故答案为：CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O；

(2)b电极与通入甲烷的电极相连，作阴极，是H+放电，生成H2；a连接正极，为阳极，阳极上氯离子放电生成氯气，电解氯化钠溶液的总反应方程式为：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑或2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－，故答案为：H2；2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑或2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－；

II.(1)图中可知，钠离子移向a极，亚硫酸根离子移向b极，所以b极为阳极，应该接电源的正极，SO32-在阳极失去电子变成SO42-，所以C口流出的物质是H2SO4，故答案为：负；硫酸；

(2)亚硫酸根离子在阳极失去电子发生氧化反应生成硫酸根离子，电极反应式为：SO32--2e-+H2O=SO42-+2H+；故答案为：SO32--2e-+H2O=SO42-+2H+；

(3)在阴极H+放电生成H2，c(H+)减小，水的电离平衡H2OH++OH-正向移动，所以碱性增强；故答案为：水中存在H2OH++OH-，在阴极H+放电生成H2，c(H+)减小，水的电离平衡向正向移动，碱性增加。