题目内容

【题目】将CH4设计成燃料电池,其利用率更高,装置示意如图(A、B为多孔性碳棒)持续通入甲烷,在标准状况下,消耗甲烷体积VL。则下列说法错误的是(  )

A.通入CH4的一端为原电池的负极,通入空气的一端为原电池的正极

B.0<V≤22.4 L时,电池总反应的化学方程式为CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O

C.22.4 L<V≤44.8 L时,负极电极反应为CH4-8e-++3H2O=

D.V=33.6 L时,溶液中只存在阴离子

【答案】D

【解析】

因为n(KOH)=2mol/L×1L=2mol,故随着CH4通入的量逐渐增加,可能先后发生反应①CH4+2O2=CO2+2H2O、②CO2+2KOH=K2CO3+H2O、③K2CO3+CO2+H2O=2KHCO3;再根据甲烷的量计算生成的二氧化碳的量,结合反应方程式判断反应产物及发生的反应。

A. 燃料电池中,通入CH4的一端发生氧化反应,为原电池的负极;通入空气(O2)的一端发生还原反应,为原电池的正极,不选A项;

B. 当0<V≤22.4L时,0<n(CH4)≤1mol,则0<n(CO2)≤1mol,又因为电解质溶液中n(KOH)=2mol,故KOH过量,所以电池总反应式为CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O,不选B项;

C. 当22.4 L<V≤44.8L,1mol<n(CH4)≤2mol,则1mol<n(CO2)≤2mol,发生反应①②③,得到K2CO3和KHCO3溶液,则负极反应式为,不选C项;

D. 当V=33.6L时,n(CH4)=1.5mol,n(CO2)=1.5mol,则电池总反应式为3CH4+6O2+4KOH=K2CO3+2KHCO3+7H2O,则得到0.5molK2CO3和1molKHCO3的溶液,故溶液中的阴离子有和,选择D项。

答案选D。

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