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新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入CH4和O2 ，电解质为KOH溶液。某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行饱和氧化钠溶液电解实验，如图所示。
回答下列问题：
(1)甲烷燃料电池正极、负极的电极反应分别为 、 。
(2)闭合K开关后，a、b电极上均有气体产生．其中b电极上得到的是 ，电解氯化钠溶液的总反应方程式为 ；
(3)若每个电池甲烷通入量为1 L(标准状况)，且反应完全，则理论上通过电解池的电量为 （法拉第常数F=9.65×l04C · mol-1列式计算)，最多能产生的氯气体积为 L(标准状况)。
【答案】 (1)2O2＋ 4H2O＋8e—= 8OH—，CH4＋10OH－－8e—= CO32 －＋ 7H2O
(2)H2 2NaCl＋2H2O 2NaOH＋ H2↑＋Cl2↑
(3) ×8×9.65×104C·mol－1＝3.45×104C 4 L
【解析】(1)总反应式为：CH4＋2O2＋2OH－ = CO32 －＋ 3H2O，正极反应式为2O2＋4H2O＋8e—= 8OH—，则负极反应式由总反应式减正极反应式得到；(2)三个池可看出一二两池为串联的电源，其中甲烷与氧气反应是还原剂，所在电极为负极，因而与之相连的b电极为阴极，产生的气体为氢气；(3)1 mol甲烷氧化失去电子8 mol，电量为8×96500C，因题中虽有两个燃料电池，但电子的传递只能用一个池的甲烷量计算，1 L为1/22.4 mol，可求电量；甲烷失电子是Cl－失电子数的8倍，则得到氢气为4 L(CH4——8Cl－——4Cl2)
回答下列问题：
(1)甲烷燃料电池正极、负极的电极反应分别为 、 。
(2)闭合K开关后，a、b电极上均有气体产生．其中b电极上得到的是 ，电解氯化钠溶液的总反应方程式为 ；
(3)若每个电池甲烷通入量为1 L(标准状况)，且反应完全，则理论上通过电解池的电量为 （法拉第常数F=9.65×l04C · mol-1列式计算)，最多能产生的氯气体积为 L(标准状况)。
【答案】 (1)2O2＋ 4H2O＋8e—= 8OH—，CH4＋10OH－－8e—= CO32 －＋ 7H2O
(2)H2 2NaCl＋2H2O 2NaOH＋ H2↑＋Cl2↑
(3) ×8×9.65×104C·mol－1＝3.45×104C 4 L
【解析】(1)总反应式为：CH4＋2O2＋2OH－ = CO32 －＋ 3H2O，正极反应式为2O2＋4H2O＋8e—= 8OH—，则负极反应式由总反应式减正极反应式得到；(2)三个池可看出一二两池为串联的电源，其中甲烷与氧气反应是还原剂，所在电极为负极，因而与之相连的b电极为阴极，产生的气体为氢气；(3)1 mol甲烷氧化失去电子8 mol，电量为8×96500C，因题中虽有两个燃料电池，但电子的传递只能用一个池的甲烷量计算，1 L为1/22.4 mol，可求电量；甲烷失电子是Cl－失电子数的8倍，则得到氢气为4 L(CH4——8Cl－——4Cl2)
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翌颖科技
2024-07-30 广告
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就是化学与物理的结合
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