Question

利用甲烷空气（碱性溶液）燃料电池电解500mL物质的量浓度都为2mol/L的NaCl和CuSO₄的混合溶液，当电路上通过4mol电子时，下列判断正确的是（　　）

• A、电池消耗的甲烷的物质的量至少有1 mol
• B、阳极收到标况下的气体的体积为28L
• C、阴极收到标况下的气体的体积为11.2L
• D、若不考虑溶液体积变化，溶液的PH值为0

Answer 1

考点：电解原理

专题：电化学专题

分析：混合溶液中n（NaCl）=n（CuSO₄）=2mol/L×0.5L=1mol，当电路上通过4mol电子时，阳极上氯离子放电转移1mol电子，氢氧根离子放电通过3mol电子，生成n（O₂）=

3mol

4

=0.75mol；
阴极上完全析出铜单质时转移电子的物质的量=1mol×2=2mol，还有2mol电子通过氢离子放电转移，则生成n（H₂）=

2mol

2

=1mol，再结合转移电子相等计算消耗甲烷的物质的量．

解答： 解：A．串联电路中转移电子相等，当电路上通过4mol电子时，消耗n（CH₄）=

4mol

[4-(-4)]

=0.5mol，故A错误；
B．当电路上通过4mol电子时，阳极上氯离子放电转移1mol电子，生成n（Cl₂）=0.5mol，氢氧根离子放电通过3mol电子，生成n（O₂）=

3mol

4

=0.75mol，所以阳极收到标况下的气体的体积=（0.5+0.75）mol×22.4L/mol=28L，故B正确；
C．当电路上通过4mol电子时，阴极上完全析出铜单质时转移电子的物质的量=1mol×2=2mol，还有2mol电子通过氢离子放电转移，则生成n（H₂）=

2mol

2

=1mol，阴极收到标况下的气体的体积为22.4L，故C错误；
D．n（H₂）：n（O₂）=1：0.75=4：3，如果氢气和氧气的物质的量之比为2：1时，溶液呈中性，实际上二者的物质的量之比为4：3，则溶液中多放出0.25mol氧气，溶液中c（H⁺）=

0.25mol×4

0.5L

=2mol/L，溶液的pH小于0，故D错误；
故选B．

点评：本题考查了电解原理，明确离子放电顺序是解本题关键，知道电解过程各个阶段得到的物质分别是什么，再结合气体摩尔体积进行计算，题目难度中等．