Question

【题目】甲烷燃料电池体积小巧、燃料使用便利、洁净环保、理论能量比高，用甲烷燃料电池为下图电解装置供电，工作一段时间后，A池中左右试管收集到的气体体积比为2:1，则：

(1)电解一段时间后，甲烷燃料电池中溶液的pH_________。(填“增大、减小或不变”)

(2)甲烷燃料电池中导线A与电解池中的_________(填M或N)导线连接

(3)B池中一段时间后实验现象______________________________________________。

(4)相同条件下，电解质足量的A、B、C、D池中生成气体的总体积由大到小的顺序为_______。

(5)D池电解一段时间后，若要使电解质溶液恢复到电解前的状态，可加入________。

Answer 1

【答案】减小 M 铁电极周围有气泡产生，铜电极溶解，电解质溶液逐渐变蓝色 C>A>B>D Ag2O或Ag2CO3

【解析】

(1)甲烷燃料电池中发生的电池反应为CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O，由此可得出溶液的pH变化。

(2) A池中左右试管收集到的气体体积比为2:1，则左边试管内的Pt电极为阴极，与它相连的为电源的负极，甲烷燃料电池中导线A为负极，应与阴极相连，由此得出与电解池中的导线的连接方式。

(3)B池中，Fe电极为阴极，发生反应为4H2O+4e-=4OH-+2H2↑；Cu电极为阳极，发生反应为2Cu-4e-=2Cu2+，由此可得出一段时间后实验现象。

(4)A池中电极反应为：阳极2H2O-4e-=O2↑+4H+，阴极4H2O+4e-=4OH-+2H2↑；B池，阴极4H2O+4e-=4OH-+2H2↑，阳极2Cu-4e-=2Cu2+；C池：阳极4Cl--4e-=2Cl2↑，阴极4H2O+4e-=4OH-+2H2↑；D池：阳极2H2O-4e-=O2↑+4H+，阴极4Ag++4e-=4Ag。假设线路中通过的电子为4mol，则相同条件下，电解质足量的A、B、C、D池中生成气体的总物质的量分别为3mol、2mol、4mol、1mol，由此得出生成气体的总体积由大到小的顺序。

(5)D池电解一段时间后，阳极生成O2，阴极生成Ag，将两电极产物进行反应，然后放入电解质溶液中，就可恢复到电解前的状态。

(1)电解一段时间后，甲烷燃料电池中发生的电池反应为CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O，从电池反应可以看出，甲烷燃烧过程中需要消耗KOH，则溶液的pH减小。答案为：减小；

(2) A池中左右试管收集到的气体体积比为2:1，则左边试管内的Pt电极为阴极，与它相连的为电源的负极，甲烷燃料电池中导线A为负极，应与阴极相连，由此得出导线A与电解池中的M导线连接。答案为：M；

(3)B池中，Fe电极为阴极，发生反应为4H2O+4e-=4OH-+2H2↑；Cu电极为阳极，发生反应为2Cu-4e-=2Cu2+，由此可得出一段时间后实验现象为铁电极周围有气泡产生，铜电极溶解，电解质溶液逐渐变蓝色。答案为：铁电极周围有气泡产生，铜电极溶解，电解质溶液逐渐变蓝色；

(4)A池中电极反应为：阳极2H2O-4e-=O2↑+4H+，阴极4H2O+4e-=4OH-+2H2↑；B池，阳极2Cu-4e-=2Cu2+，阴极4H2O+4e-=4OH-+2H2↑；C池：阳极4Cl--4e-=2Cl2↑，阴极4H2O+4e-=4OH-+2H2↑；D池：阳极2H2O-4e-=O2↑+4H+，阴极4Ag++4e-=4Ag。假设线路中通过的电子为4mol，则相同条件下，电解质足量的A、B、C、D池中生成气体的总物质的量分别为3mol、2mol、4mol、1mol，由此得出生成气体的总体积由大到小的顺序为C>A>B>D。答案为：C>A>B>D；

(5)D池电解一段时间后，阳极生成O2，阴极生成Ag，若要使电解质溶液恢复到电解前的状态，可加入Ag2O或Ag2CO3。答案为：Ag2O或Ag2CO3。