Question

6．甲烷和甲醇可以做燃料电池（如图1），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工作原理如上图所示：通入b气体的电极是原电池的正极（填“正”或“负”）．通入a气体的电极反应式为CH₃OH+H₂O-6e^-═CO₂+6H⁺．
（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U形管中氯化钠溶液的体积为80ml．闭合K后，若每个电池甲烷用量均为0.224L（标况），且反应完全，则理论上通过电解池的电量为7.72×10³C（保留两位小数，已知法拉第常数F=9.65×10⁴C/mol），若产生的气体全部逸出，电解后溶液混合均匀，电解后U形管中溶液的pH为14．

Answer 1

分析 （1）电子从负极流出，正极流入，燃料电池中，通入氧气的一极是正极，通入燃料的电极为负极，发生氧化反应，甲醇被氧化生成二氧化碳；
（2）电解氯化钠溶液的化学方程式为2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，可知关系式1 mol CH₄～8 mol e^-～8molNaOH计算．

解答 解：（1）电子从负极流出，正极流入，燃料电池中，通入氧气的一极是正极，通入燃料的电极为负极，发生氧化反应，甲醇被氧化生成二氧化碳，电极方程式为：CH₃OH+H₂O-6e ^-═CO₂+6H⁺，
故答案为：正；CH₃OH+H₂O-6e ^-═CO₂+6H⁺；
（2）电解氯化钠溶液的化学方程式为2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，可知关系式1 mol CH₄～8 mol e^-～8molNaOH，故若每个电池甲烷通入量为0.224L（标准状况），生成0.08molNaOH，c（NaOH）=$\frac{0.08mol}{0.08L}$=1mol/L，pH=14；电解池通过的电量为$\frac{0.224L}{22.4L•mo{l}^{-1}}$×8×9.65×10⁴C•mol^-1=7.72×10³C（题中虽然有两个燃料电池，但电子的传递量只能用一个池的甲烷量计算），
故答案为：7.72×10³C；14．

点评 本题综合考查电化学知识，涉及电极判断与电极反应式书写等问题，做题时注意从氧化还原的角度判断原电池的正负极以及电极方程式的书写，本题中难点和易错点为电极方程式的书写，题目难度中等．