Question

10．我國經濟發展對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，其電極反應式為：
X極：CH₄+10OH^--8e-═CO₃^2-+7H₂O   Y極：4H₂O+2O₂+8e-═8OH^-
（1）指出該電池的負極X（X或Y）極
（2）在標準狀況下，通入11.2L甲烷氣體，完全反應后有4mol電子轉移；
（3）該電池的電解質溶液的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極，發生氧化反應，電極反應式為CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O，通入氧氣的一極為原電池的正極，發生還原反應，電極反應式為4H₂O+2O₂+8e-═8OH^-，其總反應為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極，發生氧化反應，電極反應式為CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O，通入氧氣的一極為原電池的正極，發生還原反應，電極反應式為4H₂O+2O₂+8e-═8OH^-，其總反應為CH₄+2OH^-+2O₂=CO₃^2-+3H₂O，
（1）由以上分析可知該電池的負極為通入甲烷的X極，故答案為：X；
（2）根據負極反應CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O，當通入11.2L甲烷氣體即$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$=0.5mol，所以完全反應后有0.5mol×8=4mol電子轉移，故答案為：4；
（3）根據反應總反應為CH₄+2OH^-+2O₂=CO₃^2-+3H₂O，消耗氫氧根離子，所以該電池的電解質溶液的PH降低，故答案為：降低．

點評 本題考查了燃料電池，為高頻考點，明確得失電子與正負極的關系是解本題關鍵，能正確書寫電池反應式并據此進行計算，題目難度不大．