Question

(10分)新型高效的甲烷燃料電池采用鉑為電極材料，兩電極上分別通入CH₄和O₂ ，電解質為KOH溶液。某研究小組將兩個甲烷燃料電池串聯后作為電源，進行飽和氯化鈉溶液電解實驗，如圖所示。

回答下列問題：
(1)甲烷燃料電池正極、負極的電極反應分別為              、              。
(2)閉合K開關后，a、b電極上均有氣體產生．其中b電極上得到的是      ，電解氯化鈉溶液的總反應方程式為                         ；
(3)若每個電池甲烷通入量為1 L(標準狀況)，且反應完全，則理論上最多能產生的氯氣體積為      L(標準狀況)。

Answer 1

（1）2O₂+4H₂O +8e^—=8OH^—   CH₄+10OH^--8e^—=CO₃^2-+ 7H₂O  
（2）H₂      2NaCl+2H₂O2NaOH+ H₂↑+ Cl₂↑    （3）4

解析試題分析：（1）原電池中負極失去電子，正極得到電子，所以甲烷在負極通入，氧氣在正極通入，方程式為CH₄＋10OH^－－8e^－= CO₃^2－＋7H₂O、2O₂ + 4H₂O +8e^－= 8OH^－。
（2）閉合K開關后，b電極和電源的負極相連，作陰極，溶液中的氫離子放電，生成氫氣。電解氯化鈉溶液的方程式為2NaCl＋2H₂O  2NaOH＋H₂↑＋Cl₂↑。
（3）一個甲烷分子參加反應失去8個電子，一個氯氣分子生成得到2個電子。根據電子得失守恒可知，1L甲烷通入生成氯氣4L。
考點：燃料電池和電解池
點評：在原電池中較活潑的金屬作負極，失去電子，發生氧化反應。電子經導線傳遞到正極上，所以溶液中的陽離子向正極移動，陰離子向負極移動。正極得到電子，發生還原反應，據此可以進行有關的判斷。