高中 | 原电池工作原理 题目答案及解析

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选修四

第四章 电化学基础

第一节 原电池

原电池工作原理

在煤矿巷道中要安装瓦斯报警器。当巷道空间内甲烷达到一定浓度时,传感器随即产生电信号并联动报警。瓦斯报警器的工作原理如图所示,固体电解质是${{\text{Y}}_{\text{2}}}{{\text{O}}_{\text{3}}}\text{-N}{{\text{a}}_{\text{2}}}\text{O}$${{\text{O}}^{\text{2-}}}$可以在其中自由移动。

当报警器被触发时,下列说法正确的是$(\quad\ \ \ \ )$

["

多孔电极$\\rm a$的电势比多孔电极$\\rm b$

","

$\\rm O^{2-}$在电解质中向多孔电极$\\rm a$移动,电流方向为由多孔电极$\\rm a$经导线流向多孔电极$\\rm b$

","

多孔电极$\\rm a$的电极反应为$\\rm CH_{4}+4O^{2-}-8e^{-}=CO_{2}+2H_{2}O$

","

标准状况下$\\rm 56$ $\\rm mL$ $\\rm CH_{4}$在多孔电极$\\rm a$上完全反应时,流入传感控制器电路的电子的物质的量为$\\rm 0.04$ $\\rm mol$

"]
[["C"]]

已知图示为$\rm CH_{4}$燃料电池,通入甲烷即多孔电极$\rm a$为负极,电极反应为:$\rm CH_{4}+4O^{2-}-8e^{-}=CO_{2}+2H_{2}O$,通入空气即$\rm O_{2}$的一极多孔电极$\rm b$为正极,电极反应为:$\rm O_{2}+4e^{-}=2O^{2-}$,据此分析解题。

$\rm A$.由分析可知,多孔电极$\rm a$为负极,多孔电极$\rm b$为正极,故多孔电极$\rm a$的电势比多孔电极$\rm b$低,$\rm A$错误;

$\rm B$.由分析可知,多孔电极$\rm a$为负极,多孔电极$\rm b$为正极,则$\rm O^{2-}$在电解质中向多孔电极$\rm a$移动,电流方向为由多孔电极$\rm b$经导线流向多孔电极$\rm a$$\rm B$错误;

$\rm C$.由分析可知,多孔电极$\rm a$为负极,发生氧化反应,该电极反应为$\rm CH_{4}+4O^{2-}-8e^{-}=CO_{2}+2H_{2}O$$\rm C$正确;

$\rm D$.由分析可知,负极电极反应为$\rm CH_{4}+4O^{2-}-8e^{-}=CO_{2}+2H_{2}O$,则标准状况下$\rm 56$ $\rm mL$ $\rm CH_{4}$在多孔电极$\rm a$上完全反应时,流入传感控制器电路的电子的物质的量为$\rm \dfrac{\text{56}\,\text{mL}}{\text{22400}\,\text{mL/mol}}\times\!\!\text{ 8}=0.02\,\text{mol}$$\rm D$错误;

故选:$\rm C$

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