Question

【題目】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兩個電極的質量都不減少，請回答下列問題：

（1）M電極的材料是__________，其電極名稱是_____________。

（2）N的電極反應式為____________________________，通入甲烷的電極反應式為______________________________________________，

（3）乙池總反應的化學方程式是_______________________________________________，

（4）在此過程中，乙池中某一電極析出金屬銀4.32g，甲池中理論上消耗氧氣為_____mL（標準狀況下），若此時乙池溶液的體積為400mL，則乙池中溶液的H+的濃度為__________.

Answer 1

【答案】 鐵 陰極 224mL 0.1mol·L-1

【解析】分析：甲池中兩電極分別通入甲烷和氧氣，屬于甲烷燃料電池，因此乙池是電解池。甲烷在負極通入，氧氣在正極通入，因此M電極是陰極，N電極是陽極，據此解答。

詳解：（1）根據以上分析可知M是陰極，N是陽極，由于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兩個電極的質量都不減少，所以M電極的材料是鐵，其電極名稱是陰極，溶液中的銀離子放電。

（2）N是石墨，作陽極，溶液中的氫氧根離子放電，則電極反應式為4OH――4e－＝O2↑＋2H2O；甲池溶液顯堿性，則通入甲烷的電極反應式為CH4－8e－＋10OH－＝CO32－＋7H2O；

（3）根據以上分析可知乙池總反應的化學方程式是4AgNO3＋2H2O4HNO3＋4Ag＋O2↑；

（4）n（Ag）＝4.32g÷108g/mol＝0.04mol，根據Ag++e-＝Ag可知轉移電子為0.04mol，甲池中通入氧氣的一極為正極，反應式為2O2+8H++8e-＝4H2O，則消耗n（O2）＝1/4×0.04mol＝0.01mol，V（O2）＝0.01mol×22.4L/mol＝2.24L＝224mL；乙電池發生反應：4AgNO3+2H2O4Ag+4HNO3+O2↑，轉移0.04mol電子，生成氫離子物質的量為0.04mol，若此時乙池溶液的體積為400 mL，則乙池中溶液的H+的濃度為0.04mol÷0.4L＝0.1 mol·L-1。