Question

11．科學家預言，燃料電池將是21世紀獲得電力的重要途徑．一種甲烷燃料電池是采用鉑作為電極催化劑，以稀硫酸作為電解質溶液，一極通入甲烷，同時向另一個電極通入空氣．回答下列問題：
（1）這種電池放電時發生的化學反應方程式CH₄+2O₂═CO₂+2H₂O．
（2）此電極的正極發生的電極反應式是2O₂+8H⁺+8e^-═4H₂O．
（3）電解液中的H⁺離子向正極移動．
（4）比起直接燃燒燃料產生電力，使用燃料電池有許多優點，其中主要有兩點：首先是燃料電池的能量轉化效率高，其次是產物對環境無污染．

Answer 1

分析 以稀硫酸作為電解質，甲烷為燃料，電池中負極上甲烷失電子和水反應生成二氧化碳、氫離子，正極上氧氣得電子和氫離子反應生成水，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；原電池放電時，電解質溶液中陽離子向正極移動、陰離子向負極移動，電子從負極沿導線流向正極；據此分析．

解答 解：（1）甲烷燃料電池實質就是利用CH₄燃料在氧氣中反應來提供電能．CH₄在負極發生氧化反應，電極反應為CH₄-8e^-+2H₂O═CO₂+8H⁺，氧氣在正極反應：2O₂+8H⁺+8e^-═4H₂O，兩反應相加得總反應式CH₄+2O₂═CO₂+2H₂O，
故答案為：CH₄+2O₂═CO₂+2H₂O；
（2）正極上氧氣得電子和氫離子反應生成水，氧氣在正極反應：2O₂+8H⁺+8e^-═4H₂O，
故答案為：2O₂+8H⁺+8e^-═4H₂O；
（3）原電池放電時，電解質溶液中陽離子向正極移動、陰離子向負極移動，則H⁺向正極移動；
故答案為：正；
（4）甲烷反應產物為CO₂和H₂O，對環境無污染，故答案為：產物對環境無污染．

點評 本題考查了燃料電池，根據正負極上發生的反應、電子移動方向、離子移動方向等知識點來分析解答，難點是電極反應式的書寫，要結合電解質溶液酸堿性書寫，為易錯點．