Question

（1）下列金属防腐的措施中，① 水中的钢闸门连接电源的负极使用的是        法；

② 地下钢管连接镁块使用的是        法。

（2）NO₂、O₂和熔融NaNO₃可制作燃料电池,其原理见右图，石墨Ⅰ为电池的        极；该电池在使用过程中石墨Ⅰ电极上生成氧化物Y，其电极反应式为                 。

（3）以甲烷为燃料的新型电池，其成本大大低于以氢气为燃料的传统燃料电池，目前得到广泛的研究，右图是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池的工作原理示意图。回答下列问题：

① A极为电池        极，电极反应式为                              。

② 若用该燃料电池作电源，用石墨作电极电解100 mL 1 mol·L^-1的硫酸铜溶液，当两极收集到的气体体积相等时，理论上消耗的甲烷的体积为        (标准状况下)。

Answer

（1）外加电流的阴极保护法；牺牲阳极的阴极保护法

（2）负；NO2+ NO-e-N2O5（3）①正； O2 + 4e- = 2O2- ②1.12L

【解析】

试题分析：（1）钢闸门连接电源的负极做阴极，此方法为外加电流的阴极保护法；若连接镁块，则让镁作原电池的负极，此方法为：牺牲阳极的阴极保护法。（2）该燃料电池中，负极上通入NO2，石墨Ⅰ为负极，电极反应式为NO2-e-+NO3-═N2O5，正极上通入O2，石墨Ⅱ为正极，电极反应式为O2+2N2O5+4e-═4NO3-，所以NO3-向负极移动，即NO3-向石墨Ⅰ。（3）①由阴离子移动方向可知B为负极，负极发生氧化反应，甲烷被氧化生成二氧化碳和水，电极方程式为CH4+4O2--8e-=CO2+2H2O，A极是正极，该电极上是氧气得电子的还原反应，电极方程式为O2+4e-=2O2-。②硫酸铜的物质的量=0.1L×2mol/L=0.2mol，开始阶段发生反应：2Cu2++2H2O

2Cu+O2↑+4H+，铜离子完全放电后，发生反应2H2O 2H2↑+O2↑，当两极收集到的气体体积相等时，即氢气与氧气的体积相等，令是氢气为xmol，根据电子转移守恒，则：0.1mol×2+2x=4x，解得x=0.1，根据电子转移守恒，可知消耗的甲烷物质的量==0.05mol，故消耗甲烷的体积=0.05mol×22.4L/mol=1.12L。

考点：金属的腐蚀和防护，化学电源新型电池，