Question

13．如圖是一個(gè)甲烷燃料電池工作時(shí)的示意圖，乙池中的兩個(gè)電極一個(gè)是石墨電極，一個(gè)是鐵電極，工作時(shí)，M、N兩個(gè)電極的質(zhì)量都不減少，請回答下列問題：
（1）M電極的材料是Fe，其電極名稱是陰極，N的電極反應(yīng)式為4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，乙池的總反應(yīng)是4AgNO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$4Ag↓+O₂↑+4HNO₃，加入甲烷的鉑電極的電極反應(yīng)式為CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O．
（2）在此過程中，乙池中某一電極析出金屬銀4.32g 時(shí)，甲池中理論上消耗氧氣為0.224L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下），若此時(shí)乙池溶液的體積為400mL，則乙池中溶液的H⁺的濃度為0.1mol/L．

Answer 1

分析 堿性甲烷燃料電池中通入甲烷的一極為原電池的負(fù)極，通入氧氣的一極為原電池的正極，乙池為電解池，乙池中的兩個(gè)電極一個(gè)是石墨電極，一個(gè)是鐵電極，工作時(shí)M、N兩個(gè)電極的質(zhì)量都不減少，N連接原電池的正極，應(yīng)為電解池的陽極，則應(yīng)為石墨材料，M為電解池的陰極，為鐵電極，電解硝酸銀溶液時(shí)，陰極反應(yīng)式為Ag⁺+e^-=Ag，陽極反應(yīng)式為4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，結(jié)合電子的轉(zhuǎn)移的物質(zhì)的量的判斷進(jìn)行計(jì)算．

解答 解：（1）堿性甲烷燃料電池中通入甲烷的一極為原電池的負(fù)極，負(fù)極上甲烷失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O，通入氧氣的一極為原電池的正極，乙池為電解池，乙池中的兩個(gè)電極一個(gè)是石墨電極，一個(gè)是鐵電極，工作時(shí)M、N兩個(gè)電極的質(zhì)量都不減少，N連接原電池的正極，應(yīng)為電解池的陽極，則應(yīng)為石墨材料，N為陽極，電極反應(yīng)式是4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，M為陰極，電極材料是Fe，電極反應(yīng)式為Ag⁺+e^-=Ag，則乙池的總反應(yīng)式為4AgNO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$4Ag↓+O₂↑+4HNO₃，
故答案為：Fe；陰極；4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；4AgNO₃+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$4Ag↓+O₂↑+4HNO₃；CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O；
（2）n（Ag）=$\frac{4.32g}{108g/mol}$=0.04mol，根據(jù)Ag⁺+e^-=Ag可知轉(zhuǎn)移電子為0.04mol，甲池中通入氧氣的一極為正極，反應(yīng)式為2O₂+8H⁺+8e^-=4H₂O，則消耗n（O₂）=$\frac{1}{4}$×0.04mol=0.01mol，V（O₂）=0.01mol×22.4L/mol=0.224L；乙池中某一電極析出金屬銀4.32g時(shí)，同時(shí)產(chǎn)生氫離子的物質(zhì)的量是0.04mol，則其濃度是0.1mol/L，
故答案為：0.224；0.1mol/L．

點(diǎn)評 本題考查了原電池原理和電解池原理，為高頻考點(diǎn)，明確原電池和電解池電極上發(fā)生反應(yīng)的類型即可分析解答本題，難度不大，注意電極反應(yīng)式的書寫與電解質(zhì)溶液的酸堿性有關(guān)．