Question

燃料電池是利用燃料（如CO、H₂、CH₄等）與氧氣反應(yīng)，將反應(yīng)產(chǎn)生的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置，通常用氫氧化鉀作為電解質(zhì)溶液。完成下列關(guān)于甲烷（CH₄）燃料電池的填空：
（1）已知燃料電池的總反應(yīng)式為CH₄ + 2O₂ + 2KOH = K₂CO₃ + 3H₂O，電池中有一極的電極反應(yīng)為CH₄ + 10 OH^- - 8e^- =  CO^2-₃ + 7H₂O，這個(gè)電極是燃料電池的________（填“正極”或“負(fù)極”），另一個(gè)電極上的電極反應(yīng)式為：________
（2）隨著電池不斷放電，電解質(zhì)溶液的堿性________（填“增大”、“減小”或“不變”）
（3）通常情況下，甲烷燃料電池的能量利用率________（填“大于”、“小于”或“等于”）甲烷燃燒的能量利用率。

Answer 1

負(fù)極    2O₂+4H₂O+8e^-=8OH^-    減小    大于
（1）原電池中負(fù)極失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，正極得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)。所以甲烷在負(fù)極通入，氧氣在正極通入。由于溶液中電解質(zhì)是氫氧化鉀，所以正極反應(yīng)式是
2O₂+4H₂O+8e^-=8OH^-。
（2）根據(jù)總的反應(yīng)式可知，在反應(yīng)過程中是消耗氫氧化鉀的，所以溶液的堿性是降低的。
（3）燃料電池的硫利用率要大于甲烷直接燃燒的能量利用率。