Question

【題目】面對日益加劇的能源危機，我國《能源發展綱要》中倡導大力發展替代能源，如風能、電能等，要大力開發電動自行車、電動摩托車、電動汽車。回答下列問題：

(1)下列物質中可以作為燃料電池的負極反應物的是（____）

A．CH4 B．H2 C．C2H5OH D．CO2

(2)若用CH4作燃料，氫氧化鉀溶液作電解質溶液，寫出負極上的電極反應式_______________。

(3)電池工作時，溶液中KOH的物質的量濃度________(填“增大”“不變”或“減小”)。

(4)某溫度下的飽和Na2SO4溶液的溶解度為25 g，用甲烷燃料電池進行電解，當陽極產生3.36 L(標準狀況)氣體時，電路中通過電子的物質的量為_______，消耗甲烷的物質的量為_______，此時，析出Na2SO4·10H2O的質量為________。

Answer 1

【答案】A、B、C CH4－8e－+10OH－＝CO32－+7H2O 減小 0.6 mol 0.07 5 mol 4.5 g

【解析】

(1)可以作為燃料電池的負極反應物應具有還原性；
(2)電解質是KOH溶液時，二氧化碳和氫氧化鉀反應得到的是碳酸鉀；

(3)反應消耗KOH，KOH的物質的量減小，濃度減小；

(4)陽極電極反應式為O2+2H2O+4e-=4OH-。

(1)可以作為燃料電池的負極反應物應具有還原性，ABC符合，故答案為：ABC；
(2)甲烷燃料電池以KOH溶液為電解質溶液時，負極上是甲烷發生失電子的氧化反應，又因為電解質是KOH溶液，二氧化碳和氫氧化鉀反應得到的是碳酸鉀，即負極上的電極反應式為CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O；

(3) 由總反應為CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O，電解液中KOH的物質的量減少，則濃度減小；

(4) 甲烷燃料電池總反應為CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O，電解池的總反應為：2H2O2H2↑+O2↑，陽極電極反應式為O2+2H2O+4e-=4OH-。當陽極產生3.36 L(標準狀況)氣體時，即0.15 mol O2時，電路中通過電子的物質的量為0.15 mol =0.6 mol，消耗甲烷的物質的量為0.15 mol=0.07 5 mol。電解消耗水為0.15 mol =5.4 g，設析出Na2SO4·10H2O的質量為X，則有：=，X=4.5 g。