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在化学中甲烷燃料电池负极反应式是什么呢?石墨(C)极的电极反应是什么呢?

高中资讯 来源:网络 编辑:付付 2018-11-27 11:00:38 浏览:

  在化学中甲烷燃料电池负极反应式是什么呢?石墨(C)极的电极反应是什么呢?其实化学是和生活息息相关的,所以在生活中很多的现象都是可以用化学解释的,就比如燃料电池的相关反应,下面就是一个同学设计的燃料电池,大家可以根据下面这个图来回答整个问题。

  如图所示,某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理,其中乙装置中X为阳离子交换膜。请按要求回答相关问题:

  

化学

 

  (1)甲烷燃料电池负极反应式是 ;___________________________________

  (2)石墨(C)极的电极反应式为 ;____________________________________

  (3)若在标准状况下,有2.24 L氧气参加反应,则乙装置中铁极上生成 的气体体积为________L ,丙装置中阴极析出铜的质量为________g ;

  (4)某同学利用甲烷燃料电池设计电解法制取漂白液或Fe(OH)2的实验装置(如图所示)。

  

 

  若用于制漂白液,a为电池的________极,电解质溶液最好用________;若用于制Fe(OH)2,使用硫酸钠作电解质溶液,阳极选用________作电极。

  答案

  (1) CH4 +10OH- -8e-=CO32-+7H2O ;(3分)

  (2)2Cl--2e-=Cl2↑;(2分) (3)4.48L,(2分) 12.8g;(2分)

  (4) 负(1分) 饱和氯化钠溶液或食盐水(1分) 铁 (1分)

  解析试题分析:燃料电池中,投放燃料的电极是负极,投放氧化剂的电极是正极。

  (1)燃料电池中,负极上投放燃料,所以投放甲烷的电极是负极,负极上失电子发生氧化反应,电极反应式为:CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O;

  (2)甲中投放氧化剂的电极是正极,所以乙装置中石墨电极是阳极,阳极上氯离子失电子发生氧化反应,电极反应式为:2Cl--2e-=Cl2↑;

  (3)串联电池中转移电子数相等,若在标准状况下,有2.24L氧气参加反应,氧气的物质的量是2.24L÷22.4L/mol÷0.1mol,则则转移电子的物质的量=0.1mol×4=0.4mol,乙装置中铁电极上氢离子放电生成氢气,设生成氢气的体积为xL;丙装置中阴极上析出铜,设析出铜的质量为yg,则

  2H++2e-=H2↑

  2mol 22.4L

  0.4mol xL

  解得x=4.48

  Cu 2++2e-=Cu

  2mol 64g

  0.4mol yg

  解得y=12.8

  (4)电解饱和食盐水时,阴极上析出氢气,阳极上析出氯气,氯气和氢氧化钠反应生成次氯酸钠,次氯酸钠是漂白液的有效成分,B电极上生成氯气,氯气的密度小于溶液的密度,所以生成的氯气上升,能和氢氧化钠溶液充分的接反应生成次氯酸钠,所以A极上析出氢气,即A极是阴极,所以a为电池负极;若用于制Fe(OH)2,使用硫酸钠做电解质溶液,阴极上氢离子放电生成氢气,如果阳极是惰性电极,阳极上氢氧根离子放电生成氧气得不到氢氧化亚铁,所以阳极上应该是铁失电子生成亚铁离子,亚铁离子和氢氧化钠反应生成氢氧化亚铁。

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