Question

燃料电池是燃料（如CO、H₂、CH₄等）跟氧气（或空气）发生反应将化学能转变为电能的装置，若电解质溶液是强碱溶液，下面关于甲烷燃料电池的说法正确的是（　　）

A．负极反应式：O₂+2H₂O+4e^-?4OH^-

B．负极反应式：CH₄+8OH^--8e^-?CO₂+6H₂O

C．随着放电的进行，溶液的pH不变

D．放电时溶液中的阴离子向负极移动

Answer 1

分析：燃料电池中，通入燃料的电极失电子发生氧化反应，电极反应式为：CH₄+10 OH^--8e^-═CO₃^2-+7 H₂O，所以为负极，通入氧化剂的电极得电子发生还原反应，电极反应式为：2 O₂+4 H₂O+8e^-═8OH^-，，所以为正极；所以电池反应式为
2O₂+CH₄+2OH^-═CO₃^2-+3H₂O，根据总反应式判断溶液的PH变化；由电子的流向，判断溶液中离子的移动方向．

解答：解：A、负极上失电子反应氧化反应，故A错误．
B、燃料电池中，通入燃料的一极为负极，负极上失电子发生氧化反应，甲烷失电子生成二氧化碳和水，二氧化碳能和碱反应生成碳酸盐和水，所以负极电极反应式为：CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O，故B错误．
C、该电池的反应式为2O₂+CH₄+2OH^-═CO₃^2-+3H₂O，消耗了溶液中的氢氧根离子，且有溶剂水生成，导致溶液中氢氧根离子的浓度降低，故C错误．
D、放电时，电子从负极经外电路流向正极，所以正极上有大量电子，根据异性电荷相吸，所以溶液中的阳离子移向正极，阴离子移向负极，故D正确．
故选D．

点评：本题考查原电池工作原理，题目难度中等，注意燃料电池中电极反应式的书写，应注意结合溶液的酸碱性书写电极反应式．