Question

10．我国经济发展对能源的需求与日俱增．一种新型燃料电池是将两根特制电极插入氢氧化钾溶液中，然后从两极分别通入甲烷和氧气，其电极反应式为：
X极：CH₄+10OH^--8e-═CO₃^2-+7H₂O   Y极：4H₂O+2O₂+8e-═8OH^-
（1）指出该电池的负极X（X或Y）极
（2）在标准状况下，通入11.2L甲烷气体，完全反应后有4mol电子转移；
（3）该电池的电解质溶液的PH变化是降低（填升高、降低、不变）

Answer 1

分析 碱性甲烷燃料电池，具有还原性的甲烷为原电池的负极，发生氧化反应，电极反应式为CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O，通入氧气的一极为原电池的正极，发生还原反应，电极反应式为4H₂O+2O₂+8e-═8OH^-，其总反应为CH₄+2OH^-+2O₂=CO₃^2-+3H₂O，以此解答该题．

解答 解：碱性甲烷燃料电池，具有还原性的甲烷为原电池的负极，发生氧化反应，电极反应式为CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O，通入氧气的一极为原电池的正极，发生还原反应，电极反应式为4H₂O+2O₂+8e-═8OH^-，其总反应为CH₄+2OH^-+2O₂=CO₃^2-+3H₂O，
（1）由以上分析可知该电池的负极为通入甲烷的X极，故答案为：X；
（2）根据负极反应CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O，当通入11.2L甲烷气体即$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$=0.5mol，所以完全反应后有0.5mol×8=4mol电子转移，故答案为：4；
（3）根据反应总反应为CH₄+2OH^-+2O₂=CO₃^2-+3H₂O，消耗氢氧根离子，所以该电池的电解质溶液的PH降低，故答案为：降低．

点评 本题考查了燃料电池，为高频考点，明确得失电子与正负极的关系是解本题关键，能正确书写电池反应式并据此进行计算，题目难度不大．