Question

【題目】甲烷和甲醇可以做燃料電池，具有廣闊的開發(fā)和應(yīng)用前景，回答下列問題。

（1）甲醇燃料電池（簡稱DMFC）由于結(jié)構(gòu)簡單、能量轉(zhuǎn)化率高、對環(huán)境無污染，可作為常規(guī)能源的替代品而越來越受到關(guān)注．DMFC工作原理如圖1所示：通入b氣體的電極是原電池的_________極（填“正”“負”），其電極反應(yīng)式為_________________。

（2）某研究小組將兩個甲烷燃料電池串聯(lián)后作為電源，進行飽和氯化鈉溶液電解實驗，如圖2所示。閉合K后，若每個電池甲烷用量均為0.224L（標況），且反應(yīng)完全，U形管中氯化鈉溶液的體積為800mL（氯化鈉足量），且在電解過程中溶液體積變化忽略不計，產(chǎn)生的氣體全部逸出，則在石墨電極a產(chǎn)生的氣體為____________（填化學式），該氣體在標況下的體積為___________。在電解后將U型管中溶液混合均勻，其pH為_______。

Answer 1

【答案】正 O2+4H+ + 4e－＝2H2O Cl2 0.896L 13

【解析】

（1）由電子流動的方向可知，a為負極，b為正極，所以通入b氣體的電極是原電池的正極。正極通入O2，O2得電子后，生成的O2-與溶液中的H+結(jié)合成H2O，其電極反應(yīng)式為O2+4H+ + 4e－＝2H2O；

（2）若每個電池甲烷用量均為0.224L（標況），即CH4為0.01mol，CH4中的C由-4價升高到+4價，所以1molCH4失去8mole-，共失電子0.08mol。石墨電極a與電源的正極相連，則其為陽極，產(chǎn)生的氣體為Cl2，物質(zhì)的量是0.08mol÷2＝0.04mol，在標況下的體積是0.04mol×22.4L/mol＝0.896L；根據(jù)方程式2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑可知生成氫氧化鈉是0.08mol，則c(OH-)=，c(H+)=10-13mol/L，pH=13。