Question

11．如图所示为CH₄燃料电池的装置（A、B为多孔碳棒）：
（1）B（填A或B）处电极入口通甲烷，其电极反应式为CH₄-8e^-+10OH^-═CO₃^2-+7H₂O 
（2）当消耗甲烷的体积为11.2L（标准状况下）时，消耗KOH的质量为56g．
（3）铅蓄电池是最早使用的充电电池，由Pb、PbO₂、硫酸构成．该电池工作时，正极的电极反应为PbO₂+4H⁺+2e^-+SO₄^2-=PbSO₄+2H₂O．
（4）500mL KNO₃和Cu（N0₃）₂的混合溶液中c（NO₃^-）=6.0mol•L^-1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到22.4L气体（标准状况），假定电解后溶液体积仍为500mL．原混合溶液中c（K⁺）为2mol•L^-1．

Answer 1

分析 （1）通燃料的一极是负极发生氧化反应，失电子，电子流出，所以B是处电极入口通甲烷，发生氧化反应，电极反应式为：CH₄-8e^-+10OH^-═CO₃^2-+7H₂O；
（2）根据甲烷和转移电子、氢氧化钾之间的关系式计算；
（3）铅蓄电池中正极是二氧化铅得到电子生成硫酸铅；
（4）石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到22.4L气体（标准状况），
则阴极发生Cu²⁺+2e^-═Cu、2H⁺+2e^-═H₂↑，
阳极发生4OH^--4e^-═O₂↑+2H₂O，
n（O₂）=$\frac{22.4L}{22.4L/mol}$=1mol，结合电荷守恒来计算．

解答 解：（1）通燃料的一极是负极发生氧化反应，失电子，电子流出，所以B是处电极入口通甲烷，发生氧化反应，电极反应式为：CH₄-8e^-+10OH^-═CO₃^2-+7H₂O，
故答案为：B；CH₄-8e^-+10OH^-═CO₃^2-+7H₂O；
（2）根据CH₄+2O₂+2OH^-═CO₃^2-+3H₂O知，消耗KOH的物质的量为甲烷物质的量的2倍，所以消耗氢氧化钾的物质的质量是$\frac{11.2}{22.4}$×2×56=56g，故答案为：56；
（3）铅蓄电池中正极是二氧化铅得到电子生成硫酸铅，电极反应为：PbO₂+4H⁺+2e^-+SO₄^2-=PbSO₄+2H₂O，
故答案为：PbO₂+4H⁺+2e^-+SO₄^2-=PbSO₄+2H₂O；
（4）石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到22.4L气体（标准状况），n（O₂）=$\frac{22.4L}{22.4L/mol}$=1mol，
阳极发生4OH^--4e^-═O₂↑+2H₂O，
                  4mol      1mol
阴极发生Cu²⁺+2e^-═Cu、2H⁺+2e^-═H₂↑，
           1mol  2mol 1mol      2mol 1mol 
则c（Cu²⁺）=$\frac{1mol}{0.5L}$=2mol/L，由电荷守恒可知，原混合溶液中c（K⁺）=6mol/L-2mol/L×2=2mol/L，故答案为：2．

点评 本题考查了原电池和电解池原理，明确发生的电极反应及电荷守恒是解答本题的关键，题目难度中等．