Question

8．燃料電池是利用燃料（如CO、H₂、CH₄等）與氧氣反應，將反應產(chǎn)生的化學能轉變?yōu)殡娔艿难b置，通常用氫氧化鉀作為電解質溶液．完成下列關于甲烷（CH₄）燃料電池的填空：
（1）甲烷與氧氣反應的化學方程式為：CH₄+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$CO₂+2H₂O
（2）已知燃料電池的總反應式為CH₄+2O₂+2KOH=K₂CO₃+3H₂O，電池中有一極的電極反應為CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O，這個電極是燃料電池的負極（填“正極”或“負極”），另一個電極上的電極反應式為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-
（3）隨著電池不斷放電，電解質溶液的堿性減�。ㄌ睢霸龃蟆�、“減小”或“不變”）
（4）通常情況下，甲烷燃料電池的能量利用率大于（填“大于”、“小于”或“等于”）甲烷燃燒的能量利用率．

Answer 1

分析 （1）甲烷在空氣中燃燒生成二氧化碳和水；
（2）原電池中失電子的電極是負極，負極失電子發(fā)生氧化反應，正極上氧化劑得電子發(fā)生還原反應；
（3）根據(jù)溶液中氫氧根離子濃度是否變化判斷；
（4）燃料電池中甲烷的利用率較高．

解答 解：（1）甲烷在空氣中燃燒生成二氧化碳和水，其反應的化學方程式為：CH₄+2O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$CO₂+2H₂O；
故答案為：CH₄+2O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$CO₂+2H₂O；
（2）甲烷失電子發(fā)生氧化反應，所以通入燃料的電極為負極，通入氧化劑的電極為正極，正極上電極反應式為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，
故答案為：負；O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
（3）已知CH₄+2O₂+2KOH═K₂CO₃+3H₂O，電池工作一段時間后，因為消耗氫氧化鉀所以溶液的堿性減小，
故答案為：減�。�
（4）甲烷燃燒時要放出熱量、光能，所以燃料電池中甲烷的利用率比甲烷燃燒的能量利用率高，
故答案為：大于．

點評 本題考查了燃料電池，明確原電池正負極上發(fā)生的反應是解本題關鍵，注意溶液的酸堿性對電極反應的影響，題目難度中等．