Question

（正常进度）（1）写出以30% KOH溶液为电解质溶液，甲烷燃料电池的负极电极反应式______．（2）在标准状

（正常进度）（1）写出以30% KOH溶液为电解质溶液，甲烷燃料电池的负极电极反应式______．（2）在标准状况下，甲烷和氧气的混合气体224mL，充分燃烧后，将生成的气体通入100mL0.02mol/L的石灰水，得到0.1g白色沉淀．求混合气体中甲烷和氧气的体积比．

Answer 1

（1）甲烷燃料电池中，负极上甲烷失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为：CH 4 -8e - +10OH - =CO 3 2- +7H 2 O， 故答案为：CH 4 -8e - +10OH - =CO 3 2- +7H 2 O； （2）混合气体的物质的量= 0.224L 22.4L/mol =0.01mol， 涉及的化学方程式：CH 4 +2O 2 =CO 2 +2H 2 O、CO 2 +Ca（OH） 2 =CaCO 3 ↓+H 2 O、CaCO 3 +CO 2 +H 2 O═Ca（HCO 3 ） 2 ， 根据方程式知，白色沉淀是碳酸钙，碳酸钙的物质的量= 0.1g 100g =0.001mol ， 氢氧化钙的物质的量=0.02mol/L×0.1L=0.002mol， 当生成的CO 2 刚好为0.001mol时，根据碳原子守恒知，n（CaCO 3 ）=n（CH 4 ）=0.001mol，则氧气的物质的量是0.009mol，则甲烷与氧气的体积比为1：9； 当生成的CO 2 过量时，n（CaCO 3 ）=0.001mol，根据钙原子守恒知，n（Ca（HCO 3 ） 2 ）=0.001mol， 根据碳原子守恒得，n（CH 4 ）=n（CO 2 ）=0.001mol+0.002mol=0.003mol，则氧气的物质的量=0.007mol，所以甲烷与氧气的体积比为3：7， 故答案为：1：9或3：7．