Question

天然氣(主要成分是甲烷)是一種清潔、高效的能源，現(xiàn)在許多城市家庭用于廚房使用的燃料已經(jīng)由煤氣(主要成分是H₂和CO按體積比1︰1混合的氣體混合物)換成了天然氣；此外天然氣也是很好的燃料電池的燃料，甲烷在燃料電池中的能量轉(zhuǎn)換率可達(dá)到85%—90%。請回答下列問題：

（1）以甲烷、空氣為反應(yīng)物，KOH溶液作電解質(zhì)溶液構(gòu)成燃料電池，則負(fù)極反應(yīng)式為：            。隨著反應(yīng)的不斷進(jìn)行溶液的pH       (填“增大”“減小”或“不變”)。

（2）如果以該燃料電池為電源、石墨作兩極電解飽和食鹽水，則該電解過程中陽極反應(yīng)式為：             ；如果電解一段時間后NaCl溶液的體積為1L，溶液的pH為12，則理論上消耗甲烷在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為：     mL。

（3）將（2）中電解結(jié)束后的溶液取出，向其中加入含有Mg²⁺和Fe²⁺的溶液甲，Mg(OH)₂和Fe(OH)₂同時生成，已知Mg(OH)₂和Fe(OH)₂在該溫度下的溶度積常數(shù)分別是2×10^—11和8×10^—16，則甲溶液中Mg²⁺和Fe²⁺的濃度之比為：          。

 

Answer 1

【答案】

（1）CH₄＋10OH^－－8e^－=CO₃^2－＋7H₂O　；　減小

（2）Cl^―－2e^－=Cl₂↑　；　28

（3）25000︰1

【解析】

試題分析：（1）以甲烷、空氣為反應(yīng)物，KOH溶液作電解質(zhì)溶液構(gòu)成燃料電池，則負(fù)極反應(yīng)式為：CH₄＋10OH^－－8e^－=CO₃^2－＋7H₂O，隨著反應(yīng)的不斷進(jìn)行溶液的OH^-不斷被消耗，pH不斷減小。

（2）如果以該燃料電池為電源、石墨作兩極電解飽和食鹽水，則該電解過程中陽極反應(yīng)式為：Cl^―－2e^－=Cl₂↑；如果電解一段時間后NaCl溶液的體積為1L，溶液的pH為12，產(chǎn)生的OH^-物質(zhì)的量為0.01mol,轉(zhuǎn)移的電子數(shù)有0.01mol，則理論上消耗甲烷在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為：。

（3）將（2）中電解結(jié)束后的溶液取出，向其中加入含有Mg²⁺和Fe²⁺的溶液甲，Mg(OH)₂和Fe(OH)₂同時生成，已知Mg(OH)₂和Fe(OH)₂在該溫度下的溶度積常數(shù)分別是2×10^—11和8×10^—16，則甲溶液中Mg²⁺和Fe²⁺的濃度之比：

考點(diǎn)：燃料電池

點(diǎn)評：本題綜合考查了燃料電池原理和電解池原理等知識，以及相關(guān)的計算題，具有一定的難度，解題的關(guān)鍵是要正確寫出正負(fù)兩的反應(yīng)，電子轉(zhuǎn)移情況，結(jié)合題干，找準(zhǔn)計算量，逐一解答。