Question

【題目】將CH4設計成燃料電池，其利用率更高，裝置示意如圖(A、B為多孔性碳棒)持續(xù)通入甲烷，在標準狀況下，消耗甲烷體積VL。則下列說法錯誤的是(　　)

A.通入CH4的一端為原電池的負極，通入空氣的一端為原電池的正極

B.0＜V≤22.4 L時，電池總反應的化學方程式為CH4＋2O2＋2KOH＝K2CO3＋3H2O

C.22.4 L＜V≤44.8 L時，負極電極反應為CH4－8e－＋＋3H2O＝

D.V＝33.6 L時，溶液中只存在陰離子

Answer 1

【答案】D

【解析】

因為n（KOH）=2mol/L×1L=2mol，故隨著CH4通入的量逐漸增加，可能先后發(fā)生反應①CH4+2O2=CO2+2H2O、②CO2+2KOH=K2CO3+H2O、③K2CO3+CO2+H2O=2KHCO3；再根據(jù)甲烷的量計算生成的二氧化碳的量，結合反應方程式判斷反應產(chǎn)物及發(fā)生的反應。

A. 燃料電池中，通入CH4的一端發(fā)生氧化反應，為原電池的負極；通入空氣（O2）的一端發(fā)生還原反應，為原電池的正極，不選A項；

B. 當0＜V≤22.4L時，0＜n（CH4）≤1mol，則0＜n（CO2）≤1mol，又因為電解質溶液中n（KOH）=2mol，故KOH過量，所以電池總反應式為CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O，不選B項；

C. 當22.4 L＜V≤44.8L，1mol＜n（CH4）≤2mol，則1mol＜n（CO2）≤2mol，發(fā)生反應①②③，得到K2CO3和KHCO3溶液，則負極反應式為，不選C項；

D. 當V=33.6L時，n（CH4）=1.5mol，n（CO2）=1.5mol，則電池總反應式為3CH4+6O2+4KOH=K2CO3+2KHCO3+7H2O，則得到0.5molK2CO3和1molKHCO3的溶液，故溶液中的陰離子有和，選擇D項。

答案選D。