问题标题:
(1)分析如图1所示的四个装置,回答下列问题:①装置a和b中铝电极上的电极反应式分别为:a中______,b中______②装置c中产生气泡的电极为______电极(填“铁”或“铜”),装置d中铜电极
问题描述:
(1)分析如图1所示的四个装置,回答下列问题:
①装置a和b中铝电极上的电极反应式分别为:a中______,b中______
②装置c中产生气泡的电极为______电极(填“铁”或“铜”),装置d中铜电极上的电极反应式为______.
(2)将CH4设计成燃料电池,其利用率更高,装置如图2所示(A、B为多孔碳棒).持续通入甲烷,在标准状况下,消耗甲烷的体积为V L.
①0<V≤44.8L时,电池负极电极反应为______;当消耗甲烷的体积为22.4L(标况下)时,转移电子的物质的量为______;此时溶液中KOH的物质的量浓度为______;(假设溶液体积不变)
②44.8L<V≤89.6L时,电池总反应方程式为______.
汤道宇回答:
(1)①在稀H2SO4溶液中,镁比铝活泼,铝电极作正极,正极的电极反应式为2H++2e-═H2↑.在NaOH溶液中,铝比镁活泼,铝电极作负极,负极的电极反应式为Al-3e-+4OH-═AlO2-+2H2O,
故答案为:2H++2e-═H2↑;Al-3e-+4OH-═AlO2-+2H2O;
②在浓硝酸中,铁被钝化,铁电极作正极,正极上发生NO3-的还原反应,产生气泡,
装置d相当于金属铁发生吸氧腐蚀,铜电极作正极,正极的电极反应式为O2+2H2O+4e-═4OH-,
故答案为:铁;O2+2H2O+4e-═4OH-;
(2)n(KOH)=2mol/L×2L=4mol,可能先后发生反应①CH4+2O2→CO2+2H2O、②CO2+2KOH=K2CO3+H2O、③K2CO3+CO2+H2O=2KHCO3;
①当0<V≤44.8L时,0<n(CH4)≤2mol,则0<n(CO2)≤2mol,只发生反应①②,且KOH过量,则电池总反应式为CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O,当消耗甲烷的体积为22.4L(标况下)即1mol时,转移电子的物质的量为8mol,此时消耗的溶液中KOH的物质的量为2mol,剩余的氢氧化钾浓度为4mol−2mol2L
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