Question

5．（1）已知燃料电池的总反应式为CH₄+2O₂+2KOH═K₂CO₃+3H₂O，电池中有一极的电极反应式为2O₂十4H₂O+8e^-═8OH^-，这个电极是燃料电池的正极（填“正极”或“负极”），另一个电极上的电极反应式为：CH₄+10OH^--8e^-═CO+7H₂O．
（2）随着电池不断放电，电解质溶液的碱性减小（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（3）通常情况下，甲烷燃料电池的能量利用率大于（填“大于”、“小于”或“等于”）甲烷燃烧的能量利用率．

Answer 1

分析 （1）原电池中失电子的电极是负极，负极失电子发生氧化反应，正极上氧化剂得电子发生还原反应；
（2）根据溶液中氢氧根离子浓度是否变化判断；
（3）燃料电池中甲烷的利用率较高．

解答 解：（1）甲烷失电子发生氧化反应，所以通入燃料的电极为负极，通入氧化剂的电极为正极，正极上电极反应式为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，负极上甲烷失电子生成碳酸根离子和水，则负极的电极方程式为：CH₄+10OH^--8e^-═CO+7H₂O；
故答案为：正极；CH₄+10OH^--8e^-═CO+7H₂O；
（2）已知CH₄+2O₂+2KOH═K₂CO₃+3H₂O，电池工作一段时间后，因为消耗氢氧化钾所以溶液的碱性减小，
故答案为：减小；
（3）甲烷燃烧时要放出热量、光能，所以燃料电池中甲烷的利用率比甲烷燃烧的能量利用率高，故答案为：大于．

点评 本题考查了燃料电池，明确原电池正负极上发生的反应是解本题关键，注意溶液的酸碱性对电极反应的影响，题目难度中等，侧重于考查学生的分析能力．