Question

【题目】某甲烷燃料电池工作时的装置如图所示，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）铁电极为乙池中___电极（填“M”或“N”）；N极的电极反应式为____________；通入甲烷的铂电极的电极反应式为____。

（2）在此过程中，乙池中某一电极析出金属银4.32g时，甲池中理论上消耗氧气_______L（标准状况下）；若此时乙池溶液的体积为400mL，则乙池中溶液的c(H+)为___mol·L-1。

Answer 1

【答案】 M 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ CH4-8e－＋10OH－=CO32—+7H2O 0.224 0.1

【解析】试题分析：本题考查甲烷燃料电池电极反应式的书写，电解池电极材料的判断和电化学的有关计算。

（1）甲池的甲烷燃料电池中通入甲烷的Pt电极为负极，通入O2的Pt电极为正极；乙池中M与甲池中的负极相连，M为阴极，N为阳极；工作时M、N两个电极的质量都不减少，铁为活性电极，若铁为阳极，铁的质量应减少，铁只能为阴极，铁电极为乙池中的M；N为石墨电极，为阳极，电极反应式为4OH--4e-=O2↑+2H2O 。甲烷燃料电池中的电解质溶液为KOH溶液，在碱性条件下CH4被氧化成CO32-，通入甲烷的Pt电极的电极反应式为CH4-8e－＋10OH－=CO32—+7H2O。

（2）n（Ag）==0.04mol，乙池中析出金属Ag的是阴极，电极反应式为Ag++e-=Ag，则电路中通过的电子物质的量为0.04mol，根据电子守恒，甲池中消耗氧气物质的量为0.04mol4=0.01mol，消耗氧气在标准状况下的体积为0.01mol22.4L/mol=0.224L。乙池中反应的离子方程式为4Ag++2H2O4Ag+4H++O2↑，则生成的H+物质的量为0.04mol，c（H+）=0.04mol0.4L=0.1mol/L。