Question

航天飞机常用新型燃料电池作为电能来源，燃料电池一般指采用H₂、CH₄等可燃物质与O₂一起构成的电池装置．它可直接将化学能转化为电能，甲烷电池以KOH溶液为电解质，其总反应的化学方程式为CH₄+2O₂+2OH^-═CO₃^2-+3H₂O．
（1）负极上的电极反应为

CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O

．
（2）消耗16.8L（标准状况下）O₂时，有

3

mol 电子发生转移．
（3）开始放电时，正极附近溶液的氢氧根离子浓度

增大

（填“增大”、“减小”或“不变”）．

Answer 1

分析：（1）写出正极电极反应式，用总反应式减去正极反应式即为负极反应式；
（2）计算出氧气的物质的量即可求出转移电子数；
（3）根据放电时的正极反应来确定正极附近溶液的氢氧根离子浓度的变化．

解答：解：（1）甲烷燃料电池中，甲烷在负极失电子，氧气在正极得电子，电极反应式为：O₂+4e^-+2H₂O═4OH^-，用总反应式减去正极反应式得负极反应式：CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O，故答案为：CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O；    
（2）16.8L氧气的物质的量为：

16.8L

22.4L/mol

═0.75mol，根据电极反应：O₂+4e^-+2H₂O═4OH^-，消耗16.8L（标准状况下）O₂时，转移电子数为：0.75mol×4═3mol，故答案为：3；
（3）开始放电时，正极上是氧气发生得电子得还原反应，即O₂+4e^-+2H₂O═4OH^-，产生氢氧根，在该极附近溶液氢氧根离子浓度增大，故答案为：增大．

点评：本题考察了电极反应式和电池总反应式的书写．书写电极反应式应注意以下几点：1．电极反应是一种离子反应，遵循书写离子反应的所有规则（如“拆”、“平”）；
2．将两极反应的电子得失数配平后，相加得到总反应，总反应减去一极反应即得到另一极反应；
3．负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物，与溶液的酸碱性有关（如+4价的C在酸性溶液中以CO₂形式存在，在碱性溶液中以CO₃^2-形式存在）．