Question

如图是一个甲烷燃料电池工作时的示意图,乙池中的两个电极一个是石墨电极,一个是铁电极,工作时,M、N两个电极的质量都不减少,请回答下列问题:

（1）M电极的材料是              ,其电极名称是                             , 

N的电极反应式为                      , 乙池的总反应是                      , 

加入甲烷的铂电极的电极反应式为                                          。 

（2）在此过程中,乙池中某一电极析出金属银4.32 g 时,甲池中理论上消耗氧气为      L(标准状况下),若此时乙池溶液的体积为400 mL,则乙池中溶液的H⁺的浓度为        。 

Answer

（1）铁 阴极 4OH--4e-O2↑+2H2O 4AgNO3+2H2O4Ag+4HNO3+O2↑ CH4+10OH--8e-C+7H2O（2）0.224 0.1 mol·L-1

【解析】

试题分析：（1）酸性甲烷燃料电池中通入甲烷的一极为原电池的负极，通入氧气的一极为原电池的正极，乙池为电解池，乙池中的两个电极一个是石墨电极，一个是铁电极，工作时M、N两个电极的质量都不减少，M连接原电池的负极，应为电解池的阴极，则应为铁材料，N为阳极，电极反应式是4OH--4e-=O2↑+2H2O，乙池的总反应是4AgNO3+2H2O4Ag+4HNO3+O2↑，加入甲烷的铂电极的电极反应式为CH4+10OH--8e-C+7H2O。

（2）n（Ag）=4.32/108=0.04mol，根据Ag++e-=Ag可知转移电子为0.04mol，

甲池中通入氧气的一极为正极，反应式为2O2+8H++8e-=4H2O，则消耗n（O2）=1/4×0.04mol=0.01mol，V（O2）=0.001mol×22.4L/mol=0.224L; 乙电池发生反应：4AgNO3+2H2O4Ag+4HNO3+O2↑，转移0.04mol电子，生成氢离子物质的量=0.04mol，若此时乙池溶液的体积为400 mL,则乙池中溶液的H+的浓度为0.04/0.4=0.1 mol·L-1。

考点：考查化学电源相关计算