Question

燃料电池是利用燃料（如H₂、CO、CH₄等）跟氧气反应从而将化学能转化成电能的装置。下列关于甲烷燃料电池（NaOH溶液作电解质）的说法中正确的是

1. A.
   负极反应为：O₂+2H₂O+ 4e^-= 4OH^-
2. B.
   负极反应为：CH₄+ 10OH^-- 8e^-= CO₃^2- + 7H₂O
3. C.
   放电时正极发生氧化反应，外电路中电子从正极流向负极
4. D.
   随着放电的进行，溶液的pH保持不变

Answer 1

B
燃料发生氧化反应，是负极反应式中的主要反应物，氧气发生还原反应，是正极反应式中的主要反应物，则O₂+2H₂O+ 4e^－ = 4OH^－是正极反应式，而不是负极反应式，故A错误；CH₄+2O₂=CO₂+2H₂O、CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O，则碱性燃料电池总反应式为CH₄+2O₂+2NaOH=Na₂CO₃+3H₂O，则负极主要反应物→产物是：CH₄→CO₃^2—，则碳元素由—4价升为+4价，根据电子守恒原理可得：CH₄—8e^－→CO₃^2—；左边电荷总数为+8，右边电荷总数为—2，根据电荷守恒原理可得：CH₄—8e^－+10OH^－→CO₃^2—；左右相差14个H、7个O，根据原子守恒原理可得：CH₄ +10OH^－ －8e^－=CO₃^2－+7H₂O，故B正确；放电时正极发生还原反应，外电路中电子从负极流向正极，故C错误；随着放电的进行，不仅NaOH被消耗，而且生成的水还能稀释NaOH，使溶液的碱性减弱，pH减小，故D错误。
考点：考查燃料电池的工作原理，涉及碱性甲烷燃料电池的电极反应式、电极反应类型、外电路电子流动方向、溶液pH的变化等考点。