Question

7．当电解质溶液为氢氧化钾水溶液的甲烷燃料电池电解饱和碳酸钠溶液一段时间，假设电解时温度不变且用惰性电极，下列说法正确的是（　　）

• A． 当电池正极消耗mg气体时，电解池阴极同时有mg气体生成
• B． 电解后c（Na⁺）与c（CO₃^2-）的比值变小
• C． 电池中c（KOH）不变；电解池中溶液pH变大
• D． 电解后c（Na₂CO₃）不变

Answer 1

分析 该燃料电池为碱性电池，电池的正极反应为：O₂+2H₂0+4e^-═4OH^-，负极反应为CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O，电解饱和碳酸钠溶液阴极发生的反应为：2H⁺+2e^-═H₂↑，阳极反应为：4OH^--4e^-═O₂↑+2H₂0，以此结合电子守恒计算解答．

解答 解：A．原电池的正极反应为O₂+2H₂0+4e^-═4OH^-，当转正极消耗mg气体时，转移的电子的物质的量为$\frac{m}{32}$mol×2=$\frac{m}{16}$mol，电解池阴极得电子为 $\frac{m}{16}$mol，阴极发生的反应为：2H⁺+2e^-═H₂↑，阴极生成气体的质量为 $\frac{m}{16}$mol×2g/mol=$\frac{m}{8}$g，故A错误；
B．电解后，由于电解了水，水的质量减小，碳酸钠为饱和溶液，所以会析出碳酸钠晶体，但是c（Na₂CO₃）不变，所以c（Na⁺）与c（CO₃^2-）的比值不变，故B错误；
C．甲烷燃料电池的总反应为：CH₄+2O₂+2OH^-=CO₃^2-+3H₂O，反应消耗氢氧化钾，则c（KOH）减小，pH减小，故C错误；
D．电解后，由于电解了水，水的质量减小，碳酸钠为饱和溶液，所以会析出碳酸钠晶体，但是c（Na₂CO₃）不变，故D正确；
故选：D．

点评 本题考查了燃料电池和电解池原理的应用，注意把握溶液的酸碱性与电极反应的关系以及电子守恒在计算中的应用，题目难度中等，侧重于考查学生的分析能力和计算能力．