Question

瓦斯爆炸是煤礦開采中的重大危害，一 種瓦斯分析儀能夠在煤礦巷道中的甲烷濃度達(dá)到一定濃度時(shí)，可以通過(guò)傳感器顯示．該瓦斯分析儀工作原理類似燃料電池的工作原理，其裝置如圖所示，其中的固體電解質(zhì)是Y₂O₃-Na₂O，O^2-可以在其中自由移動(dòng)．下列有關(guān)敘述正確的是（　�。�

• A、瓦斯分析儀工作時(shí)，電池電路中電子由電極b流向電極a
• B、電極b是正極，O^2-由電極a流向電極b
• C、電極a的反應(yīng)式為：CH₄+5O^2--8e^-=CO₃^2-+2H₂O
• D、當(dāng)固體電解質(zhì)中有1mol O^2-通過(guò)時(shí)，電子轉(zhuǎn)移4mol

Answer 1

考點(diǎn)：原電池和電解池的工作原理

專題：電化學(xué)專題

分析：瓦斯分析儀工作原理類似燃料電池的工作原理，其裝置如圖乙所示，其中的固體電解質(zhì)是Y₂O₃-Na₂O，O^2-可以在其中自由移動(dòng)；通甲烷氣體的為負(fù)極，通空氣一端為正極，電池總反應(yīng)為CH₄+2O₂=CO₂+H₂O，正極反應(yīng)為：O₂+4e^-=2O^2-，負(fù)極反應(yīng)為：CH₄+5O^2--8e^-=CO₃^2-+2H₂O或CH₄+4O^2--8e^-=CO₂+2H₂O，結(jié)合原電池的原理和電極反應(yīng)分析解答．

解答： 解：A、該電池中a為負(fù)極，b為正極，電子從負(fù)極流向正極，所以電池外電路中電子由電極a流向電極b，故A錯(cuò)誤；
B、電極b氧氣得電子，生成O^2-，而電極a需要O^2-作為反應(yīng)物，故O^2-由正極（電極b）流向負(fù)極（電極a），故B錯(cuò)誤；
C、選項(xiàng)中電荷不守恒，甲烷所在電極a為負(fù)極，電極反應(yīng)為：CH₄+5O^2--8e^-=CO₃^2-+2H₂O，故C正確；
D、1mol O₂得4mol電子生成2molO^2-，故當(dāng)固體電解質(zhì)中有1mol O^2-通過(guò)時(shí)，電子轉(zhuǎn)移2mol，故D錯(cuò)誤；
故選C．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了新型化學(xué)電池，是對(duì)于原電池原理的應(yīng)用，主要理解電池電解質(zhì)不是在水溶液中的氧化還原反應(yīng)，電解質(zhì)是固體，O^2-可以在其中自由移動(dòng)，是本題的關(guān)鍵．