Question

【題目】燃料電池是利用燃料（如CO、H2、CH4等）與氧氣反應，將反應產生的化學能轉變為電能的裝置，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：

（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-= CO32－+7H2O，這個電極是燃料電池的 （填“正極”或“負極”），另一個電極上的電極反應式為：

（3）隨著電池不斷放電，電解質溶液的堿性 （填“增大”、“減小”或“不變”）

（4）通常情況下，甲烷燃料電池的能量利用率 （填“大于”、“小于”或“等于”）甲烷燃燒的能量利用率。

Answer 1

【答案】

（1）CH4+O2CO2+2H2O

（2）負極 2O2+4H2O+8e-==8OH-

（3）減小

（4）大于

【解析】

試題分析：（1）甲烷是可燃性氣體，與氧氣反應的化學方程式為CH4+O2CO2+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-= CO32－+7H2O，反應中甲烷失去電子，因此這個電極是燃料電池的負極，另一個電極上是氧氣得到電子，所以根據總反應式可知正極的電極反應式為2O2+4H2O+8e-==8OH-；

（3）根據總反應式可知隨著電池不斷放電，氫氧化鉀的濃度逐漸減小，電解質溶液的堿性逐漸減小；

（4）通常情況下，甲烷燃料電池的能量利用率大于甲烷燃燒的能量利用率。