Question

12．CH₄-O₂燃料電池具有放電穩定，無污染等優點，如圖為一用甲烷氧氣燃料電池電解飽和氯化鈉溶液的模型圖：

請認真讀圖，回答以下問題：
（1）通入CH₄氣體的一極為燃料電池的負（填“正”或“負”）極，a電極為電解池的陽（填“陰”或“陽”）極，
（2）請寫出通入甲烷氣體的一極所發生的電極反應式：CH₄-8e^-+10OH^-═CO₃^2-+7H₂O，其附近的PH值變小（填“不變”或“變大”或“變小”）
（3）如果通入1mol的甲烷完全參與電極反應，則電路中轉移8mol的電子，a電極產生的氣體在標準狀況下的體積為89.6L．

Answer 1

分析 （1）燃料甲烷在負極失電子被氧化，a與正極相連是電解池的陽極；
（2）甲烷燃料電池，甲烷在負極失電子發生氧化反應，生成二氧化碳消耗氫氧根并生成水；
（3）根據關系式1 mol CH₄～8 mol e^-～4 mol Cl₂計算．

解答 解：（1）甲烷堿性燃料電池中負極甲烷失電子被氧化，正極氧氣得電子被還原，a與正極相連是電解池的陽極，
故答案為：負；陽；
（2）在堿性溶液中，甲烷燃料電池的總反應式為：CH₄+2O₂+2OH^-=CO₃^2-+3H₂O，正極是：2O₂+4H₂O+8e^-═8OH^-，負極是：CH₄-8e^-+10OH^-═CO₃^2-+7H₂O，負極的氫氧根被消耗且生成水，氫氧根的濃度降低，堿性減弱，PH值變小，故答案為：CH₄-8e^-+10OH^-═CO₃^2-+7H₂O；變小；
（3）a極作陽極是氯離子放電產生氯氣，根據得失電子守恒，可得：1 mol CH₄～8 mol e^-～4 mol Cl₂，故1mol甲烷參加反應轉移8mol電子，生成4molCl₂，在標況下體積為：4mol×22.4L/mol=89.6L，故答案為：8mol；89.6L．

點評 本題涵蓋電解池和原電池的主體內容，涉及電極判斷與電極反應式書寫等問題，做題時注意從氧化還原的角度判斷原電池的正負極以及電極方程式的書寫，難度中等．