Question

如圖是一個甲烷燃料電池工作時的示意圖，乙池中的兩個電極一個是石墨電極，一個是鐵電極，工作時M、N兩個電極的質(zhì)量都不減少，請回答下列問題：
（1）N的電極反應(yīng)式為：

 

乙池的總化學方程式是

 

，加入甲烷的鉑電極的電極反應(yīng)式為

 

．
（2）在此過程中，乙池中某一電極析出金屬銀4.32g時，甲池中理論上消耗氧氣為

 

 L（標準狀況下）；若此時乙池溶液的體積為200mL，則乙池中溶液的H⁺的濃度為

 

．

Answer 1

考點：原電池和電解池的工作原理

專題：

分析：堿性甲烷燃料電池中通入甲烷的一極為原電池的負極，通入氧氣的一極為原電池的正極，乙池為電解池，乙池中的兩個電極一個是石墨電極，一個是鐵電極，工作時M、N兩個電極的質(zhì)量都不減少，N連接原電池的正極，應(yīng)為電解池的陽極，則應(yīng)為石墨材料，M為電解池的陰極，為鐵電極，電解硝酸銀溶液時，陰極反應(yīng)式為Ag⁺+e^-=Ag，陽極反應(yīng)式為4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，結(jié)合電子的轉(zhuǎn)移的物質(zhì)的量的判斷進行計算．

解答： 解：（1）堿性甲烷燃料電池中通入甲烷的一極為原電池的負極，負極上甲烷失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O，通入氧氣的一極為原電池的正極，乙池為電解池，乙池中的兩個電極一個是石墨電極，一個是鐵電極，工作時M、N兩個電極的質(zhì)量都不減少，N連接原電池的正極，應(yīng)為電解池的陽極，則應(yīng)為石墨材料，N為陽極，電極反應(yīng)式是4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，M為陰極，電極材料是Fe，電極反應(yīng)式為Ag⁺+e^-=Ag，則乙池的總反應(yīng)式為4AgNO₃+2H₂O

電解  .

4Ag↓+O₂↑+4HNO₃，
故答案為：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；4AgNO₃+2H₂O

電解  .

4Ag↓+O₂↑+4HNO₃；CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O；
（2）n（Ag）=

4.32g

108g/mol

=0.04mol，根據(jù)Ag⁺+e^-=Ag可知轉(zhuǎn)移電子為0.04mol，
甲池中通入氧氣的一極為正極，反應(yīng)式為2O₂+8H⁺+8e^-=4H₂O，則消耗n（O₂）=

1

4

×0.04mol=0.01mol，
V（O₂）=0.01mol×22.4L/mol=0.224L，4e^-～～4HNO₃，轉(zhuǎn)移電子為0.04mol，
所以生成硝酸的物質(zhì)的量為0.04mol，所以乙池中溶液的H⁺的濃度為：

0.04

0.2

=0.2mol/L，故答案為：0.224；0.2mol/L．

點評：本題考查了原電池原理和電解池原理，明確原電池和電解池電極上發(fā)生反應(yīng)的類型即可分析解答本題，難度不大，注意電極反應(yīng)式的書寫與電解質(zhì)溶液的酸堿性有關(guān)．