Question

【題目】I.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。某研究小組將兩個甲烷燃料電池串聯后作為電源，進行飽和氯化鈉溶液電解實驗，如圖所示。

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b電極上得到的是________，電解氯化鈉溶液的總反應方程式為__________________________。

II.用NaOH溶液吸收煙氣中的SO2，將所得的Na2SO3溶液進行電解，可循環再生NaOH，同時得到H2SO4，其原理如圖所示。(電極材料為石墨)

（1）圖中a極要連接電源的(填“正”或“負”)________極，C口流出的物質是________。

（2）b電極SO放電的電極反應式為____________。

（3）電解過程中陰極區堿性明顯增強，用平衡移動原理解釋原因________________。

Answer 1

【答案】 CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O H2 2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－ 負 硫酸 SO－2e－＋H2O===SO＋2H＋ H2OH＋＋OH－，在陰極H＋放電生成H2，c(H＋)減小，水的電離平衡正向移動，堿性增強

【解析】I.(1)在堿性溶液中，甲烷燃料電池的總反應式為CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O，正極是：2O2+4H2O+8e-═8OH-，負極是：CH4-8e-+10OH-═CO32-+7H2O，故答案為：CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O；

(2)b電極與通入甲烷的電極相連，作陰極，是H+放電，生成H2；a連接正極，為陽極，陽極上氯離子放電生成氯氣，電解氯化鈉溶液的總反應方程式為：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑或2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－，故答案為：H2；2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑或2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－；

II.(1)圖中可知，鈉離子移向a極，亞硫酸根離子移向b極，所以b極為陽極，應該接電源的正極，SO32-在陽極失去電子變成SO42-，所以C口流出的物質是H2SO4，故答案為：負；硫酸；

(2)亞硫酸根離子在陽極失去電子發生氧化反應生成硫酸根離子，電極反應式為：SO32--2e-+H2O=SO42-+2H+；故答案為：SO32--2e-+H2O=SO42-+2H+；

(3)在陰極H+放電生成H2，c(H+)減小，水的電離平衡H2OH++OH-正向移動，所以堿性增強；故答案為：水中存在H2OH++OH-，在陰極H+放電生成H2，c(H+)減小，水的電離平衡向正向移動，堿性增加。