Question

瓦斯爆炸是煤矿开采中的重大危害，一 种瓦斯分析仪能够在煤矿巷道中的甲烷浓度达到一定浓度时，可以通过传感器显示．该瓦斯分析仪工作原理类似燃料电池的工作原理，其装置如图所示，其中的固体电解质是Y₂O₃-Na₂O，O^2-可以在其中自由移动．下列有关叙述正确的是（　　）

• A、瓦斯分析仪工作时，电池电路中电子由电极b流向电极a
• B、电极b是正极，O^2-由电极a流向电极b
• C、电极a的反应式为：CH₄+5O^2--8e^-=CO₃^2-+2H₂O
• D、当固体电解质中有1mol O^2-通过时，电子转移4mol

Answer 1

考点：原电池和电解池的工作原理

专题：电化学专题

分析：瓦斯分析仪工作原理类似燃料电池的工作原理，其装置如图乙所示，其中的固体电解质是Y₂O₃-Na₂O，O^2-可以在其中自由移动；通甲烷气体的为负极，通空气一端为正极，电池总反应为CH₄+2O₂=CO₂+H₂O，正极反应为：O₂+4e^-=2O^2-，负极反应为：CH₄+5O^2--8e^-=CO₃^2-+2H₂O或CH₄+4O^2--8e^-=CO₂+2H₂O，结合原电池的原理和电极反应分析解答．

解答： 解：A、该电池中a为负极，b为正极，电子从负极流向正极，所以电池外电路中电子由电极a流向电极b，故A错误；
B、电极b氧气得电子，生成O^2-，而电极a需要O^2-作为反应物，故O^2-由正极（电极b）流向负极（电极a），故B错误；
C、选项中电荷不守恒，甲烷所在电极a为负极，电极反应为：CH₄+5O^2--8e^-=CO₃^2-+2H₂O，故C正确；
D、1mol O₂得4mol电子生成2molO^2-，故当固体电解质中有1mol O^2-通过时，电子转移2mol，故D错误；
故选C．

点评：本题考查了新型化学电池，是对于原电池原理的应用，主要理解电池电解质不是在水溶液中的氧化还原反应，电解质是固体，O^2-可以在其中自由移动，是本题的关键．