题目内容

【题目】某甲烷燃料电池工作时的装置如图所示,乙池中的两个电极一个是石墨电极,一个是铁电极,工作时MN两个电极的质量都不减少。请回答下列问题:

1铁电极为乙池中___电极(填“M”“N”);N极的电极反应式为____________;通入甲烷的铂电极的电极反应式为____

2在此过程中,乙池中某一电极析出金属银4.32g时,甲池中理论上消耗氧气_______L(标准状况下);若此时乙池溶液的体积为400mL,则乙池中溶液的c(H+)___mol·L-1

【答案】 M 4OH4e===2H2OO2 CH4-8e10OH=CO32—+7H2O 0.224 0.1

【解析】试题分析:本题考查甲烷燃料电池电极反应式的书写,电解池电极材料的判断和电化学的有关计算。

(1)甲池的甲烷燃料电池中通入甲烷的Pt电极为负极,通入O2Pt电极为正极;乙池中M与甲池中的负极相连,M为阴极,N为阳极;工作时M、N两个电极的质量都不减少,铁为活性电极,若铁为阳极,铁的质量应减少,铁只能为阴极,铁电极为乙池中的M;N为石墨电极,为阳极,电极反应式为4OH--4e-=O2+2H2O 。甲烷燃料电池中的电解质溶液为KOH溶液,在碱性条件下CH4被氧化成CO32-通入甲烷的Pt电极的电极反应式为CH4-8e10OH=CO32—+7H2O

2nAg==0.04mol,乙池中析出金属Ag的是阴极,电极反应式为Ag++e-=Ag,则电路中通过的电子物质的量为0.04mol根据电子守恒,甲池中消耗氧气物质的量为0.04mol4=0.01mol消耗氧气在标准状况下的体积为0.01mol22.4L/mol=0.224L乙池中反应的离子方程式为4Ag++2H2O4Ag+4H++O2则生成的H+物质的量为0.04molcH+=0.04mol0.4L=0.1mol/L

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