题目内容

【题目】如图是一个甲烷燃料电池工作时的示意图,乙池中的两个电极一个是石墨电极,一个是铁电极,工作时,M、N两个电极的质量都不减少,请回答下列问题:

(1)M电极的材料是__________,其电极名称是_____________。

(2)N的电极反应式为____________________________,通入甲烷的电极反应式为______________________________________________,

(3)乙池总反应的化学方程式是_______________________________________________,

(4)在此过程中,乙池中某一电极析出金属银4.32g,甲池中理论上消耗氧气为_____mL(标准状况下),若此时乙池溶液的体积为400mL,则乙池中溶液的H+的浓度为__________.

【答案】 铁 阴极 224mL 0.1mol·L-1

【解析】分析:甲池中两电极分别通入甲烷和氧气,属于甲烷燃料电池,因此乙池是电解池。甲烷在负极通入,氧气在正极通入,因此M电极是阴极,N电极是阳极,据此解答。

详解:(1)根据以上分析可知M是阴极,N是阳极,由于乙池中的两个电极一个是石墨电极,一个是铁电极,工作时,M、N两个电极的质量都不减少,所以M电极的材料是铁,其电极名称是阴极,溶液中的银离子放电。

(2)N是石墨,作阳极,溶液中的氢氧根离子放电,则电极反应式为4OH――4e-=O2↑+2H2O;甲池溶液显碱性,则通入甲烷的电极反应式为CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O;

(3)根据以上分析可知乙池总反应的化学方程式是4AgNO3+2H2O4HNO3+4Ag+O2↑;

(4)n(Ag)=4.32g÷108g/mol=0.04mol,根据Ag++e-=Ag可知转移电子为0.04mol,甲池中通入氧气的一极为正极,反应式为2O2+8H++8e-=4H2O,则消耗n(O2)=1/4×0.04mol=0.01mol,V(O2)=0.01mol×22.4L/mol=2.24L=224mL;乙电池发生反应:4AgNO3+2H2O4Ag+4HNO3+O2↑,转移0.04mol电子,生成氢离子物质的量为0.04mol,若此时乙池溶液的体积为400 mL,则乙池中溶液的H+的浓度为0.04mol÷0.4L=0.1 mol·L-1。

练习册系列答案
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