Question

【題目】甲烷燃料電池體積小巧、燃料使用便利、潔凈環(huán)保、理論能量比高，用甲烷燃料電池為下圖電解裝置供電，工作一段時(shí)間后，A池中左右試管收集到的氣體體積比為2:1，則：

(1)電解一段時(shí)間后，甲烷燃料電池中溶液的pH_________。(填“增大、減小或不變”)

(2)甲烷燃料電池中導(dǎo)線A與電解池中的_________(填M或N)導(dǎo)線連接

(3)B池中一段時(shí)間后實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象______________________________________________。

(4)相同條件下，電解質(zhì)足量的A、B、C、D池中生成氣體的總體積由大到小的順序?yàn)?/span>_______。

(5)D池電解一段時(shí)間后，若要使電解質(zhì)溶液恢復(fù)到電解前的狀態(tài)，可加入________。

Answer 1

【答案】減小 M 鐵電極周圍有氣泡產(chǎn)生，銅電極溶解，電解質(zhì)溶液逐漸變藍(lán)色 C>A>B>D Ag2O或Ag2CO3

【解析】

(1)甲烷燃料電池中發(fā)生的電池反應(yīng)為CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O，由此可得出溶液的pH變化。

(2) A池中左右試管收集到的氣體體積比為2:1，則左邊試管內(nèi)的Pt電極為陰極，與它相連的為電源的負(fù)極，甲烷燃料電池中導(dǎo)線A為負(fù)極，應(yīng)與陰極相連，由此得出與電解池中的導(dǎo)線的連接方式。

(3)B池中，Fe電極為陰極，發(fā)生反應(yīng)為4H2O+4e-=4OH-+2H2↑；Cu電極為陽(yáng)極，發(fā)生反應(yīng)為2Cu-4e-=2Cu2+，由此可得出一段時(shí)間后實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

(4)A池中電極反應(yīng)為：陽(yáng)極2H2O-4e-=O2↑+4H+，陰極4H2O+4e-=4OH-+2H2↑；B池，陰極4H2O+4e-=4OH-+2H2↑，陽(yáng)極2Cu-4e-=2Cu2+；C池：陽(yáng)極4Cl--4e-=2Cl2↑，陰極4H2O+4e-=4OH-+2H2↑；D池：陽(yáng)極2H2O-4e-=O2↑+4H+，陰極4Ag++4e-=4Ag。假設(shè)線路中通過(guò)的電子為4mol，則相同條件下，電解質(zhì)足量的A、B、C、D池中生成氣體的總物質(zhì)的量分別為3mol、2mol、4mol、1mol，由此得出生成氣體的總體積由大到小的順序。

(5)D池電解一段時(shí)間后，陽(yáng)極生成O2，陰極生成Ag，將兩電極產(chǎn)物進(jìn)行反應(yīng)，然后放入電解質(zhì)溶液中，就可恢復(fù)到電解前的狀態(tài)。

(1)電解一段時(shí)間后，甲烷燃料電池中發(fā)生的電池反應(yīng)為CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O，從電池反應(yīng)可以看出，甲烷燃燒過(guò)程中需要消耗KOH，則溶液的pH減小。答案為：減小；

(2) A池中左右試管收集到的氣體體積比為2:1，則左邊試管內(nèi)的Pt電極為陰極，與它相連的為電源的負(fù)極，甲烷燃料電池中導(dǎo)線A為負(fù)極，應(yīng)與陰極相連，由此得出導(dǎo)線A與電解池中的M導(dǎo)線連接。答案為：M；

(3)B池中，Fe電極為陰極，發(fā)生反應(yīng)為4H2O+4e-=4OH-+2H2↑；Cu電極為陽(yáng)極，發(fā)生反應(yīng)為2Cu-4e-=2Cu2+，由此可得出一段時(shí)間后實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為鐵電極周圍有氣泡產(chǎn)生，銅電極溶解，電解質(zhì)溶液逐漸變藍(lán)色。答案為：鐵電極周圍有氣泡產(chǎn)生，銅電極溶解，電解質(zhì)溶液逐漸變藍(lán)色；

(4)A池中電極反應(yīng)為：陽(yáng)極2H2O-4e-=O2↑+4H+，陰極4H2O+4e-=4OH-+2H2↑；B池，陽(yáng)極2Cu-4e-=2Cu2+，陰極4H2O+4e-=4OH-+2H2↑；C池：陽(yáng)極4Cl--4e-=2Cl2↑，陰極4H2O+4e-=4OH-+2H2↑；D池：陽(yáng)極2H2O-4e-=O2↑+4H+，陰極4Ag++4e-=4Ag。假設(shè)線路中通過(guò)的電子為4mol，則相同條件下，電解質(zhì)足量的A、B、C、D池中生成氣體的總物質(zhì)的量分別為3mol、2mol、4mol、1mol，由此得出生成氣體的總體積由大到小的順序?yàn)?/span>C>A>B>D。答案為：C>A>B>D；

(5)D池電解一段時(shí)間后，陽(yáng)極生成O2，陰極生成Ag，若要使電解質(zhì)溶液恢復(fù)到電解前的狀態(tài)，可加入Ag2O或Ag2CO3。答案為：Ag2O或Ag2CO3。