Question

20．一種新型燃料電池，它是用兩根金屬電極插入KOH溶液中，然后向兩極上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^-
關于此燃料電池的說法，錯誤的是（　�。�

• A． X極為負極，Y極為正極
• B． 在標準狀況下通入5.6LO₂完全反應，則有0.5mol電子發生轉移
• C． 工作一段時間后，KOH的物質的量減小
• D． 該電池工作時甲烷一極附近溶液pH下降

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O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，根據電極反應確定液的pH變化情況以及電子轉移和物質量之間的關系．

解答 解：A．根據電極反應式為：X極：CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O，Y極：4H₂O+2O₂+8e^-═8OH^-可知X極甲烷被氧化，應為原電池的負極反應，Y極氧氣得電子被還原，應為原電池的正極反應，故A正確；
B．n（O₂）=$\frac{5.6L}{22.4L/mol}$=0.25mol，轉移電子的物質的量為0.25mol×4=1mol，故B錯誤；
C．X極：CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O，Y極：4H₂O+2O₂+8e^-═8OH^-，則總反應：CH₄+2O₂+2OH^-=CO₃^2-+3H₂O，氫氧化鉀被消耗，物質的量減小，故C正確；
D．根據總方程式CH₄+2O₂+2OH^-=CO₃^2-+3H₂O可知反應消耗KOH，OH^-濃度減小，則pH減小，故D正確．
故選B．

點評 本題考查了燃料電池知識，燃料電池電極反應式的書寫要注意結合電解質溶液書寫，原料相同，電解質溶液不同，電極反應式不同，如氫氧燃料電池，電解質為酸或堿時，電極反應式就不同，題目難度中等．