Question

10．我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)能源的需求與日俱增．一種新型燃料電池是將兩根特制電極插入氫氧化鉀溶液中，然后從兩極分別通入甲烷和氧氣，其電極反應(yīng)式為：
X極：CH₄+10OH^--8e-═CO₃^2-+7H₂O   Y極：4H₂O+2O₂+8e-═8OH^-
（1）指出該電池的負(fù)極X（X或Y）極
（2）在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，通入11.2L甲烷氣體，完全反應(yīng)后有4mol電子轉(zhuǎn)移；
（3）該電池的電解質(zhì)溶液的PH變化是降低（填升高、降低、不變）

Answer 1

分析 堿性甲烷燃料電池，具有還原性的甲烷為原電池的負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O，通入氧氣的一極為原電池的正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為4H₂O+2O₂+8e-═8OH^-，其總反應(yīng)為CH₄+2OH^-+2O₂=CO₃^2-+3H₂O，以此解答該題．

解答 解：堿性甲烷燃料電池，具有還原性的甲烷為原電池的負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O，通入氧氣的一極為原電池的正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為4H₂O+2O₂+8e-═8OH^-，其總反應(yīng)為CH₄+2OH^-+2O₂=CO₃^2-+3H₂O，
（1）由以上分析可知該電池的負(fù)極為通入甲烷的X極，故答案為：X；
（2）根據(jù)負(fù)極反應(yīng)CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O，當(dāng)通入11.2L甲烷氣體即$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$=0.5mol，所以完全反應(yīng)后有0.5mol×8=4mol電子轉(zhuǎn)移，故答案為：4；
（3）根據(jù)反應(yīng)總反應(yīng)為CH₄+2OH^-+2O₂=CO₃^2-+3H₂O，消耗氫氧根離子，所以該電池的電解質(zhì)溶液的PH降低，故答案為：降低．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了燃料電池，為高頻考點(diǎn)，明確得失電子與正負(fù)極的關(guān)系是解本題關(guān)鍵，能正確書寫電池反應(yīng)式并據(jù)此進(jìn)行計(jì)算，題目難度不大．