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题目
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天然气(主要成分是甲烷)是一种清洁、高效的能源,现在许多城市家庭用于厨房使用的燃料已经由煤气(主要成分是H2和CO按体积比1︰1混合的气体混合物)换成了天然气;此外天然气也是很好的燃料电池的燃料,甲烷在燃料电池中的能量转换率可达到85%—90%。请回答下列问题:
(1)以甲烷、空气为反应物,KOH溶液作电解质溶液构成燃料电池,则负极反应式为:            。随着反应的不断进行溶液的pH       (填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)如果以该燃料电池为电源、石墨作两极电解饱和食盐水,则该电解过程中阳极反应式为:             ;如果电解一段时间后NaCl溶液的体积为1L,溶液的pH为12,则理论上消耗甲烷在标准状况下的体积为:     mL。
(3)将(2)中电解结束后的溶液取出,向其中加入含有Mg2+和Fe2+的溶液甲,Mg(OH)2和Fe(OH)2同时生成,已知Mg(OH)2和Fe(OH)2在该温度下的溶度积常数分别是2×10—11和8×10—16,则甲溶液中Mg2+和Fe2+的浓度之比为:          
答案
(1)CH4+10OH-8e=CO32+7H2O ; 减小
(2)Cl-2e=Cl2↑ ; 28
(3)25000︰1
解析

试题分析:(1)以甲烷、空气为反应物,KOH溶液作电解质溶液构成燃料电池,则负极反应式为:CH4+10OH-8e=CO32+7H2O,随着反应的不断进行溶液的OH-不断被消耗,pH不断减小。
(2)如果以该燃料电池为电源、石墨作两极电解饱和食盐水,则该电解过程中阳极反应式为:Cl-2e=Cl2↑;如果电解一段时间后NaCl溶液的体积为1L,溶液的pH为12,产生的OH-物质的量为0.01mol,转移的电子数有0.01mol,则理论上消耗甲烷在标准状况下的体积为:
(3)将(2)中电解结束后的溶液取出,向其中加入含有Mg2+和Fe2+的溶液甲,Mg(OH)2和Fe(OH)2同时生成,已知Mg(OH)2和Fe(OH)2在该温度下的溶度积常数分别是2×10—11和8×10—16,则甲溶液中Mg2+和Fe2+的浓度之比:
点评:本题综合考查了燃料电池原理和电解池原理等知识,以及相关的计算题,具有一定的难度,解题的关键是要正确写出正负两的反应,电子转移情况,结合题干,找准计算量,逐一解答。
核心考点
试题【天然气(主要成分是甲烷)是一种清洁、高效的能源,现在许多城市家庭用于厨房使用的燃料已经由煤气(主要成分是H2和CO按体积比1︰1混合的气体混合物)换成了天然气;】;主要考察你对常见的化学电源等知识点的理解。[详细]
举一反三
铅蓄电池的两极分别为Pb、PbO2,电解质溶液为H2SO4,工作时的反应为
Pb+PbO2+2H2SO4===2PbSO4+2H2O,下列结论正确的是          (    )
A.Pb为正极被氧化B.溶液的pH不断减小
C.SO42-只向PbO2处移动D.电解质溶液pH不断增大

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下列关于铜电极的叙述正确的是                                           
A.铜一锌原电池中,铜是原电池的正极 B.用电解法精炼粗铜时,粗铜作阴极
C.在镀件上电镀铜时,可用金属铜作阴极D.电解稀硫酸制H2、O2时,铜作阳极

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电解原理在化学工业中有广泛应用。右图表示一个电解池,装有电解液a;X、Y是两块电极板,通过导线与直流电源相连。请回答以下问题:

(1)X、Y都是惰性电极,a是饱和NaCl溶液,实验开始时同时在两边各滴入几滴酚酞试液,则
①电解池中X极上的电极反应式为                            
在X极附近观察到的现象是                                                。 
②Y电极上的电极反应式为                      
检验该电极反应产物的方法是                                              
③总反应的化学方程式                                                      
(2)X、Y都是惰性电极,电解CuSO4溶液,当电路中通过0.4mol 电子时,析出铜的同时在另一个电极可得              L O(标准状况下)
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最近,科学家研制出一种纸质电池,这种“软电池”采用薄层纸片作为载体和传导体,在一边附着锌,在另一边附着二氧化锰。电池总反应为:
Zn+2MnO2+H2O===ZnO+2MnOOH。下列说法不正确的是(  )
A.该电池Zn为负极,MnO2为正极
B.该电池的正极反应为:MnO2+e+H2O===MnOOH+OH
C.导电时外电路电子由Zn流向MnO2,内电路电子由MnO2流向Zn
D.电池工作时水分子和OH都能通过薄层纸片

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由日本茨城大学研制的一种新型的质子交换膜二甲醚燃料电池,该电池具有较高的安全性。电池总反应式为CH3OCH3+3O2===2CO2+3H2O,电池如图所示:

下列说法不正确的是
A.a极为电池的负极
B.电池工作时电流由b极沿导线经灯泡到a极
C.电池正极的电极反应式为4H+O2+4e===2H2O
D.电池工作时,1 mol二甲醚被氧化时有6 mol电子发生转移

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