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）甲烷在空氣中燃燒的化學(xué)方程式為：

 

；
（2）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+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O，這個(gè)電極是燃料電池的

 

（填“正”或“負(fù)”）極，發(fā)生

 

反應(yīng)，另一個(gè)電極上的電極反應(yīng)式為：

 

；
（3）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”）
（4）通常情況下，甲烷燃料電池的能量利用率

 

（填“＞”“＜”或“=”）甲烷燃燒的能量利用率．
（5）若將電解質(zhì)溶液改用稀硫酸，則正極反應(yīng)式為

 

；隨著電池不斷放電，電解質(zhì)溶液的酸堿性

 

（填“增大”、“減小”或“不變”）

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)電源新型電池

專題：電化學(xué)專題

分析：（1）甲烷在空氣中燃燒生成二氧化碳和水；
（2）原電池中失電子的電極是負(fù)極，負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上氧化劑得電子發(fā)生還原反應(yīng)；
（3）根據(jù)溶液中氫氧根離子濃度是否變化判斷；
（4）燃料電池中甲烷的利用率較高；
（5）若把KOH改為稀H₂SO₄作電解質(zhì)，溶液中不可能生成OH^-，故負(fù)極反應(yīng)為2H₂-4e^-=4H⁺，正極反應(yīng)為O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O，根據(jù)電池總反應(yīng)判斷溶液酸堿性的變化．

解答： 解：（1）甲烷在空氣中燃燒生成二氧化碳和水，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CH₄+2O₂

點(diǎn)燃  .

CO₂+2H₂O；
故答案為：CH₄+2O₂

點(diǎn)燃  .

CO₂+2H₂O；
（2）甲烷失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，所以通入燃料的電極為負(fù)極，通入氧化劑的電極為正極，正極上電極反應(yīng)式為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，
故答案為：負(fù)；氧化；O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
（3）已知CH₄+2O₂+2KOH═K₂CO₃+3H₂O，電池工作一段時(shí)間后，因?yàn)橄�耗氫氧化鉀所以溶液的堿性減小，故答案為：減��；
（4）甲烷燃燒時(shí)要放出熱量、光能，所以燃料電池中甲烷的利用率比甲烷燃燒的能量利用率高，故答案為：＞；
（5）若把KOH改為稀H₂SO₄作電解質(zhì)，溶液中不可能生成OH^-，故負(fù)極反應(yīng)為2H₂-4e^-=4H⁺，正極反應(yīng)為O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O，電池總反應(yīng)為：CH₄+2O₂=CO₂+2H₂O，反應(yīng)生成水，溶液的酸性減弱；
故答案為：O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O；減�。�

點(diǎn)評(píng)：本題考查了燃料電池，明確原電池正負(fù)極上發(fā)生的反應(yīng)是解本題關(guān)鍵，注意溶液的酸堿性對(duì)電極反應(yīng)的影響，題目難度中等．