题目内容

【题目】甲烷和甲醇可以做燃料电池,具有广阔的开发和应用前景,回答下列问题。

1)甲醇燃料电池(简称DMFC)由于结构简单、能量转化率高、对环境无污染,可作为常规能源的替代品而越来越受到关注.DMFC工作原理如图1所示:通入b气体的电极是原电池的_________极(填“正”“负”),其电极反应式为_________________

2)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2所示。闭合K后,若每个电池甲烷用量均为0.224L(标况),且反应完全,U形管中氯化钠溶液的体积为800mL(氯化钠足量),且在电解过程中溶液体积变化忽略不计,产生的气体全部逸出,则在石墨电极a产生的气体为____________(填化学式),该气体在标况下的体积为___________。在电解后将U型管中溶液混合均匀,其pH_______

【答案】 O2+4H+ + 4e2H2O Cl2 0.896L 13

【解析】

1)由电子流动的方向可知,a为负极,b为正极,所以通入b气体的电极是原电池的正极。正极通入O2O2得电子后,生成的O2-与溶液中的H+结合成H2O,其电极反应式为O2+4H+ + 4e2H2O

2)若每个电池甲烷用量均为0.224L(标况),即CH40.01molCH4中的C由-4价升高到+4价,所以1molCH4失去8mole-,共失电子0.08mol。石墨电极a与电源的正极相连,则其为阳极,产生的气体为Cl2,物质的量是0.08mol÷20.04mol,在标况下的体积是0.04mol×22.4L/mol0.896L;根据方程式2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑可知生成氢氧化钠是0.08mol,则c(OH-)=c(H+)=10-13mol/LpH=13

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