Question

燃料電池是利用燃料（如H₂、CO、CH₄等）跟氧氣反應(yīng)從而將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。下列關(guān)于甲烷燃料電池（NaOH溶液作電解質(zhì)）的說法中正確的是

1. A.
   負(fù)極反應(yīng)為：O₂+2H₂O+ 4e^-= 4OH^-
2. B.
   負(fù)極反應(yīng)為：CH₄+ 10OH^-- 8e^-= CO₃^2- + 7H₂O
3. C.
   放電時(shí)正極發(fā)生氧化反應(yīng)，外電路中電子從正極流向負(fù)極
4. D.
   隨著放電的進(jìn)行，溶液的pH保持不變

Answer 1

B
燃料發(fā)生氧化反應(yīng)，是負(fù)極反應(yīng)式中的主要反應(yīng)物，氧氣發(fā)生還原反應(yīng)，是正極反應(yīng)式中的主要反應(yīng)物，則O₂+2H₂O+ 4e^－ = 4OH^－是正極反應(yīng)式，而不是負(fù)極反應(yīng)式，故A錯(cuò)誤；CH₄+2O₂=CO₂+2H₂O、CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O，則堿性燃料電池總反應(yīng)式為CH₄+2O₂+2NaOH=Na₂CO₃+3H₂O，則負(fù)極主要反應(yīng)物→產(chǎn)物是：CH₄→CO₃^2—，則碳元素由—4價(jià)升為+4價(jià)，根據(jù)電子守恒原理可得：CH₄—8e^－→CO₃^2—；左邊電荷總數(shù)為+8，右邊電荷總數(shù)為—2，根據(jù)電荷守恒原理可得：CH₄—8e^－+10OH^－→CO₃^2—；左右相差14個(gè)H、7個(gè)O，根據(jù)原子守恒原理可得：CH₄ +10OH^－ －8e^－=CO₃^2－+7H₂O，故B正確；放電時(shí)正極發(fā)生還原反應(yīng)，外電路中電子從負(fù)極流向正極，故C錯(cuò)誤；隨著放電的進(jìn)行，不僅NaOH被消耗，而且生成的水還能稀釋NaOH，使溶液的堿性減弱，pH減小，故D錯(cuò)誤。
考點(diǎn)：考查燃料電池的工作原理，涉及堿性甲烷燃料電池的電極反應(yīng)式、電極反應(yīng)類型、外電路電子流動(dòng)方向、溶液pH的變化等考點(diǎn)。