Question

【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__________.

Answer 1

【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。