Question

如图是一个甲烷燃料电池工作时的示意图。M、N两电极的质量相同，其中一个为银电极一个为铁电极。

（1）写出通入甲烷的铂电极上的电极反应式为__________________________。 

（2）若一段时间后M与N两电极的总质量不变，则N电极是             。此时两电极质量差为5.4g，甲池中理论上消耗氧气          mL(标准状况)

（3）若一段时间后M与N两电极的总质量增加4g，N电极质量变化为________克。

Answer

（1）CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O（2）Ag或银 140ml （3） 1.4g

【解析】

试题分析：（1）燃料电池中，正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，电极反应式为：2O2+4H2O+8e-=8OH-，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：CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O；（2） 乙池为电解池，乙池中的两个电极一个是银电极，一个是铁电极，一段时间后M与N两电极的总质量不变，N连接原电池的正极，应为电解池的阳极，则应为Ag，N为阳极，电极反应式是Ag -e-= Ag+，M为阴极，电极材料是Fe，电极反应式为Ag++e-=Ag；两电极质量差为5.4g，则阳极溶解的银与阴极析出的银质量相等为2.7g，根据Ag++e-=Ag可知转移电子为0.025mol，再根据2O2+4H2O+8e-=8OH-，计算的消耗氧气的体积为0.025mol×1/4×22.4L=0.14L，即140ml；（3） M与N两电极的总质量增加4g，则N为铁电极：Fe-2e-= Fe2+，M为银电极：2Ag++2e-=2Ag。设两电极的总质量增加4g时转移电子的物质的量为x mol，则108x-1/2×x×56=4，解得x=1/20mol, 铁电极质量减少1/2×x×56=1.4g。

考点：化学电源新型电池