Question

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．某研究小組將甲烷燃料電池作為電源進行氯化鎂溶液電解實驗，電解裝置如圖所示．
請回答下列問題：
（1）甲烷燃料電池負極的電極反應式為：

 

．
（2）閉合開關K后，a、b電極上均有氣體產生，其中a電極上的電極反應式為

 

，b電極上得到的氣體是

 

，電解氯化鎂溶液的離子方程式為

 

．
（3）若甲烷通入量為1.12L（標準狀況），且反應完全，則理論上通過電解池的電子的物質的量為

 

，產生的氯氣體積為

 

L（標準狀況）．

Answer 1

考點：原電池和電解池的工作原理

專題：

分析：（1）甲烷燃料電池中，負極上甲烷失電子發(fā)生氧化反應；
（2）閉合K開關后，a是陽極，b是陰極，陽極上氯離子放電，用濕潤的淀粉碘化鉀試紙檢驗氯氣，陰極上氫離子放電，同時溶液中生成氫氧化鎂；
（3）根據(jù)轉移電子守恒計算．

解答： 解：（1）甲烷燃料電池中，負極上甲烷失電子發(fā)生氧化反應，電極反應式為：CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O，故答案為：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O；
（2）閉合K開關后，a是陽極，b是陰極，a極上氯離子放電生成氯氣，電極方程式為2Cl^--2e^-=Cl₂，陰極上氫離子放電，同時溶液中生成氫氧化鎂沉淀，所以電池反應的離子方程式為Mg²⁺+2Cl^-+2H₂O

通電  .

Mg（OH）₂↓+H₂↑+Cl₂↑，故答案為：2Cl^--2e^-=Cl₂；H₂；Mg²⁺+2Cl^-+2H₂O

通電  .

Mg（OH）₂↓+H₂↑+Cl₂↑；
（3）若甲烷通入量為 1.12L（標準狀況），則甲烷的物質的量為

1.12L

22.4L/mol

=0.05mol，由CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O，得轉移電子為0.4mol；
根據(jù)轉移電子守恒得氯氣的體積=0.4mol×

1

2

×22.4L/mol=4.48L，
故答案為：0.4mol；4.48L．

點評：本題綜合考查原電池和電解池知識，為高頻考點，側重于學生的分析能力和計算能力的考查，注意把握電極方程式的書寫，為解答該類題目的關鍵，難度中等．