Question

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，进行饱和氯化钠溶液电解实验，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______ 2NaOH+H₂↑+Cl₂↑

Answer

（1）甲烷碱性燃料电池中正极氧气得电子被还原，负极甲烷失电子被氧化；
（2）b连接电源的负极，应为阴极，生成氢气；电解氯化钠溶液生成氢气、氯气和氢氧化钠；
（3）根据关系式1 mol CH4～8 mol e-～4 mol Cl2计算．
【解析】
（1）在碱性溶液中，甲烷燃料电池的总反应式为：CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O，正极是：2O2+4H2O+8e-═8OH-，负极是：CH4-8e-+10OH-═CO32-+7H2O．
故答案为：2O2+4H2O+8e-=8OH-；CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O；
（2）b电极与通入甲烷的电极相连，作阴极，是H+放电，生成H2；电解氯化钠溶液的总反应方程式为：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑故答案为：H2；2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑；
（3）根据得失电子守恒，可得：1 mol CH4～8 mol e-～4 mol Cl2，故若每个电池甲烷通入量为1 L（标准状况），生成4L Cl2；电解池通过的电量为×8×9.65×l04C•mol-1=3.45×104C（题中虽然有两个燃料电池，但电子的传递量只能用一个池的甲烷量计算）．故答案为：×8×9.65×104C/mol=3.45×104C；4．