Question

17．航天飞机常采用新型燃料电池作为电能来源，燃料电池一般指采用H₂、CH₄、CO、C₂H₅OH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，该电池以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）消耗标准状况下5.6LO₂时，有1mol电子发生转移．
（3）开始放电时，正极附近溶液的pH增大（填“增大”、“减小”或“不变”）

Answer 1

分析 （1）该燃料电池中，负极上燃料甲烷失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子；
（2）根据氧气和转移电子正极的关系式计算转移电子物质的量；
（3）放电时，正极附近生成氢氧根离子导致氢氧根离子浓度增大．

解答 解：（1）该燃料电池中，负极上燃料甲烷失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，正负极反应式分别为：2H₂O+O₂+4e^-=4OH^-、CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O，故答案为：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O；
 （2）氧气物质的量=$\frac{5.6L}{22.4L/mol}$=0.25mol，根据2H₂O+O₂+4e^-=4OH^-知，转移电子物质的量=4n（O₂）=4×0.25mol=1mol，故答案为：1；   
（3）放电时，正极附近生成氢氧根离子导致氢氧根离子浓度增大，则溶液的pH增大，故答案为：增大．

点评 本题考查化学电源新型电池，明确各个电极上发生的反应是解本题关键，所有的燃料电池中通入燃料的电极是负极、通入氧化剂的电极是正极，难点是电极反应式的书写．