Question

18．科學家預言，燃料電池將是21世紀獲得電能的重要途徑．近幾年開發(fā)的甲烷燃料電池是采用鉑作電極催化劑，用KOH作為電池中的電解液．其工作原理的示意圖如下：

請回答下列問題：
（1）甲烷燃料電池的能量轉(zhuǎn)化主要形式是化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽?br />（2）Pt（a）電極是電池的負極，電極反應式為CH₄-8e^-+10OH^-═CO_3^2-+7H₂O；Pt（b）電極發(fā)生還原反應（填“氧化”或“還原”），電極反應式為O₂+4e^-+2H₂O═4OH^-
（3）電池的總反應方程式為CH₄+2OH^-+2O₂═CO_3^2-+3H₂O．
（4）如果該電池工作時電路中通過4mol電子，則消耗的CH₄有0.5 mol．

Answer 1

分析 該燃料電池中，電解質(zhì)溶液呈堿性，所以負極上燃料失電子發(fā)生氧化反應，所以a電極反應式為CH₄-8e^-+10OH^-═CO_3^2-+7H₂O，b電極為正極，電極反應式為O₂+4e^-+2H₂O═4OH^-，在得失電子相等的條件下，正負極電極反應式相加即得電池反應式，結(jié)合甲烷和電子之間的關系式計算．

解答 解：（1）甲烷燃料電池的能量轉(zhuǎn)化主要形式是化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔�，故答案為：化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽?br />（2）燃料電池中，電解質(zhì)溶液呈堿性，所以通燃料的a為負極，燃料失電子發(fā)生氧化反應，所以a電極反應式為CH₄-8e^-+10OH^-═CO_3^2-+7H₂O，Pt（b）電極為正極，發(fā)生還原反應，電極方程式為O₂+4e^-+2H₂O═4OH^-，
故答案為：負；CH₄-8e^-+10OH^-═CO_3^2-+7H₂O；還原；O₂+4e^-+2H₂O═4OH^-；
（3）正負極電極反應式相加即得電池反應式為CH₄+2OH^-+2O₂═CO_3^2-+3H₂O，故答案為：CH₄+2OH^-+2O₂═CO_3^2-+3H₂O；
（4）設甲烷的物質(zhì)的量為x，
  CH₄-8e^-+2H₂O═CO₂+8H⁺
1mol  8mol
x     4mol
1：8mol=x：4mol
x=0.5mol，
故答案為：0.5．

點評 本題考查原電池原理，側(cè)重考查電極反應式書寫，結(jié)合電解質(zhì)溶液書寫電極反應式，注意：堿性條件下不能生成氫離子，題目難度中等．