Question

燃料电池是利用燃料(如CO、H₂、CH₄等)与氧气反应，将反应产生的化学能转变为电能的装置，通常用氢氧化钾作为电解质溶液。完成下列关于甲烷(CH₄)燃料电池的填空：

(1)甲烷与氧气反应的化学方程式为：__________________。

(2)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为CH₄＋10OH^－－8e^－===CO＋7H₂O，这个电极是燃料电池的________(填“正极”或“负极”)，另一个电极上的电极反应式为：___________________________。

(3)随着电池不断放电，电解质溶液的碱性________(填“增大”“减小”或“不变”)。

(4)通常情况下，甲烷燃料电池的能量利用率______(填“大于”“小于”或“等于”)甲烷燃烧的能量利用率。

Answer 1

解析　(2)用总反应式减去其中一极的电极反应式，即得到另一电极的反应式：

CH₄＋2O₂＋2OH^－===CO＋3H₂O①

CH₄＋10OH^－－8e^－===CO＋7H₂O②

①－②得：2O₂－8OH^－＋8e^－===－4H₂O

整理为：2O₂＋4H₂O＋8e^－===8OH^－。

(3)根据总反应式可知，随着电池不断放电，不断消耗KOH，电解质溶液的碱性减小。

(4)化学电源的能量转化率是燃料燃烧所不可比拟的。

答案　(1)CH₄＋2O₂===CO₂＋2H₂O

(2)负极　2O₂＋4H₂O＋8e^－===8OH^－

(3)减小

(4)大于