Question

瓦斯爆炸是煤矿开采中的重大危害，一种瓦斯分析仪（图甲）能够在煤矿巷道中的甲烷浓度达到一定浓度时，可以通过传感器显示．该瓦斯分析仪工作原理类似燃料电池的工作原理，其装置如图乙所示，其中的固体电解质是Y₂O₃-Na₂O，O^2-可以在其中自由移动．

下列有关叙述正确的是（ ）
A．瓦斯分析仪工作时，电池内电路中电子由电极b流向电极a
B．电极b是正极，O^2-由电极a流向电极b
C．电极a的反应式为：CH₄+4O^2--8e^-=CO₂+2H₂O
D．当固体电解质中有1 mol O^2-通过时，电子转移4 mol

Answer 1

【答案】分析：瓦斯分析仪工作原理类似燃料电池的工作原理，其装置如图乙所示，其中的固体电解质是Y₂O₃-Na₂O，O^2-可以在其中自由移动．电子在外电路转移，通甲烷气体的为负极，通空气一端为正极，电池总反应为CH₄+2O₂=CO₂+H₂O，负极反应为：O₂+4e^-=2O^2-，正极反应为：CH₄+4O^2--8e^-=CO₂+2H₂O，结合原电池的原理和电极反应回答问题；
解答：解：A、电子不能在电池内电路流动，只能在外电路中流动，故A错误
B、电极b氧气得电子，生成O^2-，而电极a需要O^2-作为反应物，故O^2-由正极（电极b）流向负极（电极a），故B错误；
C、甲烷所在电极a为负极，电极反应为：CH₄+4O^2--8e^-=CO₂+2H₂O，故C正确；
D、1mol O₂得4mol电子生成2molO^2-，故当固体电解质中有1mol O^2-通过时，电子转移2mol，故D错误；
故选C．
点评：本题考查了化学电源新型电池的原电池原理应用，主要理解电池电解质不是在水溶液中的氧化还原反应，电解质是固体，O^2-可以在其中自由移动，是本题的关键．