Question

17．甲烷-空气燃料电池（以KOH溶液为电解质）的工作原理如图所示．放电过程中，电流由铜极流向铂极．

①负极是铂，电极反应式为CH₄-8e^-+10OH^-═CO₃^2-+7H₂O；
②若电路上通过4mol电子，理论上消耗22.4L O₂（标准状况）．
③电池放电过程中，OH^-由阴离子交换膜左侧向右侧迁移（填“”或“右”）．

Answer 1

分析 原电池工作时，电子从负极流出，经导线流向正极，电流与电子流向相反，已知电流由铜极流向铂极，则铜作正极，铂作负极，甲烷作燃料在负极失电子被氧化成二氧化碳，二氧化碳与电解质氢氧化钾溶液发生反应，生成二氧化碳和水，电极反应为：CH₄-8e^-+10OH^-═CO₃^2-+7H₂O，氧气在正极得电子发生还原反应：O₂+4e^-+2H₂O═4OH^-，在电解质溶液中，阴离子移向负极，以此解答该题．

解答 解：①原电池工作时，电子从负极流出，经导线流向正极，电流与电子流向相反，已知电流由铜极流向铂极，则铜作正极，铂作负极，甲烷作燃料在负极失电子被氧化成二氧化碳，二氧化碳与电解质氢氧化钾溶液发生反应，生成二氧化碳和水，电极反应为：CH₄-8e^-+10OH^-═CO₃^2-+7H₂O，
故答案为：铂；CH₄-8e^-+10OH^-═CO₃^2-+7H₂O；
②氧气在正极得电子发生还原反应：O₂+4e^-+2H₂O═4OH^-，则电路上通过4mol电子时，消耗1mol O₂，标况下的体积为22.4L，
故答案为：22.4；
③在电解质溶液中，阴离子交换膜只允许阴离子通过，则阴离子OH^-移向负极，即从左侧移向右侧，
故答案为：左；右．

点评 本题考查原电池知识，为高频考点，注意在燃料电池中燃料负极上失电子发生氧化反应，氧化剂在正极上得电子发生还原反应，答题时注意在碱性介质中的电极反应式，难度不大．