Question

（8分）可以將氧化還原反應(yīng)2H₂＋O₂＝2H₂O設(shè)計成原電池。
（1）利用H₂、O₂、HCl溶液構(gòu)成燃料電池，則正極的電極反應(yīng)式為_________________________
___________；負(fù)極的電極反應(yīng)式為__________________________________。
（2）把H₂改成CH₄，KOH溶液作電解質(zhì)，則負(fù)極的電極反應(yīng)式為________________________
_____________，當(dāng)導(dǎo)線中通過4 mol電子時，需消耗______mol的KOH；將4 mol CH₄完全與Cl₂發(fā)生取代反應(yīng)，并生成等物質(zhì)的量的四種氯代物，則理論上需要消耗Cl₂的物質(zhì)的量為_______mol。

Answer 1

（1）O₂＋4H⁺＋4eˉ＝2H₂O（2分）；2H₂－4eˉ＝4H⁺（2分）；
（2）CH₄＋10OH^-－8e^-＝CO₃^2-＋7H₂O（2分）；1（1分）；10（1分）；

解析試題分析：（1）酸性氫氧燃料電池中，負(fù)極上燃料失電子生成氫離子、正極上氧氣得電子和氫離子反應(yīng)生成水，正極反應(yīng)為O₂+4H⁺+4eˉ=2H₂O；負(fù)極反應(yīng)為2H₂-4eˉ=4H⁺。
（2）堿性甲烷燃料電池中，負(fù)極上甲烷失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成水和碳酸根離子，電極反應(yīng)為CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O；電池反應(yīng)式為CH₄+2KOH+2O₂=K₂CO₃+3H₂O，根據(jù)KOH和轉(zhuǎn)移電子之間的關(guān)系式得消耗n（KOH）=4mol÷8×2=1mol；甲烷取代反應(yīng)中，被取代H原子的物質(zhì)的量與氯氣的物質(zhì)的量相等，生成等物質(zhì)的量的四種氯代物，則生成四種氯代物的物質(zhì)的量都是1mol，消耗氯氣的物質(zhì)的量=1mol×（1+2+3+4）=10mol。
考點(diǎn)：本題考查原電池原理及物質(zhì)的量的計算。