Question

【題目】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1L（標準狀況），且反應完全，則理論上通過電解池的電量為（法拉第常數F=9.65×104 Cmol﹣1 ， 列式計算），最多能產生的氯氣體積為L（標準狀況）．

Answer 1

【答案】
（1）2O2+4H2O+8e﹣=8OH﹣；CH4+10OH﹣﹣8e﹣=CO32﹣+7H2O
（2）H2；2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑
（3） ×8×9.65×104C/mol=3.45×104C；4
【解析】解：（1.）在堿性溶液中，甲烷燃料電池的總反應式為：CH4+2O2+2OH﹣=CO32﹣+3H2O，正極是：2O2+4H2O+8e﹣═8OH﹣ ， 負極是：CH4﹣8e﹣+10OH﹣═CO32﹣+7H2O．
所以答案是：2O2+4H2O+8e﹣=8OH﹣；CH4+10OH﹣﹣8e﹣=CO32﹣+7H2O；
（2.）b電極與通入甲烷的電極相連，作陰極，是H+放電，生成H2；電解氯化鈉溶液的總反應方程式為：2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑，所以答案是：H2；2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑；
（3.）根據得失電子守恒，可得：1 mol CH4～8 mol e﹣～4 mol Cl2 ， 故若每個電池甲烷通入量為1 L（標準狀況），生成4L Cl2；電解池通過的電量為 ×8×9.65×l04Cmol﹣1=3.45×104C（題中雖然有兩個燃料電池，但電子的傳遞量只能用一個池的甲烷量計算），所以答案是： ×8×9.65×104C/mol=3.45×104C；4．