Question

17．航天飛機常采用新型燃料電池作為電能來源，燃料電池一般指采用H₂、CH₄、CO、C₂H₅OH等可燃物質(zhì)與O₂一起構(gòu)成的電池裝置，它可直接將化學能轉(zhuǎn)化為電能，該電池以KOH溶液為電解質(zhì)，其總反應的化學方程式為CH₄+2O₂+2OH^-═CO₃^2-+3H₂O
（1）負極上的電極反應為CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O．
（2）消耗標準狀況下5.6LO₂時，有1mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移．
（3）開始放電時，正極附近溶液的pH增大（填“增大”、“減小”或“不變”）

Answer 1

分析 （1）該燃料電池中，負極上燃料甲烷失電子和氫氧根離子反應生成碳酸根離子和水，正極上氧氣得電子和水反應生成氫氧根離子；
（2）根據(jù)氧氣和轉(zhuǎn)移電子正極的關系式計算轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量；
（3）放電時，正極附近生成氫氧根離子導致氫氧根離子濃度增大．

解答 解：（1）該燃料電池中，負極上燃料甲烷失電子和氫氧根離子反應生成碳酸根離子和水，正極上氧氣得電子和水反應生成氫氧根離子，正負極反應式分別為：2H₂O+O₂+4e^-=4OH^-、CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O，故答案為：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O；
 （2）氧氣物質(zhì)的量=$\frac{5.6L}{22.4L/mol}$=0.25mol，根據(jù)2H₂O+O₂+4e^-=4OH^-知，轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量=4n（O₂）=4×0.25mol=1mol，故答案為：1；   
（3）放電時，正極附近生成氫氧根離子導致氫氧根離子濃度增大，則溶液的pH增大，故答案為：增大．

點評 本題考查化學電源新型電池，明確各個電極上發(fā)生的反應是解本題關鍵，所有的燃料電池中通入燃料的電極是負極、通入氧化劑的電極是正極，難點是電極反應式的書寫．