Question

20．一种新型燃料电池，它是用两根金属电极插入KOH溶液中，然后向两极上分别通入甲烷和氧气，其电极反应式为：X极：CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O
Y极：4H₂O+2O₂+8e^-═8OH^-
关于此燃料电池的说法，错误的是（　　）

• A． X极为负极，Y极为正极
• B． 在标准状况下通入5.6LO₂完全反应，则有0.5mol电子发生转移
• C． 工作一段时间后，KOH的物质的量减小
• D． 该电池工作时甲烷一极附近溶液pH下降

Answer 1

分析 碱性甲烷燃料电池，具有还原性的甲烷为原电池的负极，发生氧化反应，电极反应式为CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O，通入氧气的一极为原电池的正极，发生还原反应，电极反应式为O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，根据电极反应确定液的pH变化情况以及电子转移和物质量之间的关系．

解答 解：A．根据电极反应式为：X极：CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O，Y极：4H₂O+2O₂+8e^-═8OH^-可知X极甲烷被氧化，应为原电池的负极反应，Y极氧气得电子被还原，应为原电池的正极反应，故A正确；
B．n（O₂）=$\frac{5.6L}{22.4L/mol}$=0.25mol，转移电子的物质的量为0.25mol×4=1mol，故B错误；
C．X极：CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O，Y极：4H₂O+2O₂+8e^-═8OH^-，则总反应：CH₄+2O₂+2OH^-=CO₃^2-+3H₂O，氢氧化钾被消耗，物质的量减小，故C正确；
D．根据总方程式CH₄+2O₂+2OH^-=CO₃^2-+3H₂O可知反应消耗KOH，OH^-浓度减小，则pH减小，故D正确．
故选B．

点评 本题考查了燃料电池知识，燃料电池电极反应式的书写要注意结合电解质溶液书写，原料相同，电解质溶液不同，电极反应式不同，如氢氧燃料电池，电解质为酸或碱时，电极反应式就不同，题目难度中等．