Question

19．燃料電池是一種高效、環(huán)境友好的供電裝置，如圖是甲烷燃料電池原理示意圖．按要求完成下列問題：
①該電池正極反應(yīng)的電極反應(yīng)式為：2O₂+8e^-+4H₂O=8OH^-．
②該電池負極反應(yīng)的電極反應(yīng)式為：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O．
③電池工作一段時間后電解質(zhì)溶液的pH減小（填“增大”、“減小”或“不變”）．
④若消耗標況下11.2LCH₄氣體，則導(dǎo)線中通過4mol電子．

Answer 1

分析 ①堿性甲烷燃料電池中通入甲烷的一極為原電池的負極，通入氧氣的一極為原電池的正極，正極上是氧氣得電子的還原反應(yīng)；
②堿性甲烷燃料電池中通入甲烷的一極為原電池的負極，負極上是燃料發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)；
③根據(jù)燃料電池的總反應(yīng)方程式判斷pH的變化；
④根據(jù)電極反應(yīng)式結(jié)合電子守恒來計算即可．

解答 解：①堿性甲烷燃料電池中通入氧氣的一極b為原電池的正極，該極上是氧氣發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，即2O₂+8e^-+4H₂O=8OH^-，故答案為：2O₂+8e^-+4H₂O=8OH^-；
②堿性甲烷燃料電池中通入甲烷的一極a為原電池的負極，該極上是燃料發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，即CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O，
故答案為：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O；
③在堿性溶液中，甲烷燃料電池的總反應(yīng)式為CH₄+2O₂+2OH^-=CO₃^2-+3H₂O，電池工作一段時間后，由于氫氧根離子被消耗，所以電解質(zhì)溶液的pH會減小，
故答案為：減小；
④若消耗標況下11.2L即0.5molCH₄氣體，CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O，則導(dǎo)線中通過4mol電子，故答案為：4．

點評 本題綜合考查了原電池的內(nèi)容，涉及電極判斷與電極反應(yīng)式書寫等問題，做題時注意從氧化還原的角度判斷原電池的正負極以及電極方程式的書寫，本題中難點和易錯點為電極方程式的書寫，題目難度中等．