Question

燃料电池是利用燃料（如H₂、CO、CH₄等）跟氧气反应从而将化学能转化成电能的装置。下列关于甲烷燃料电池（NaOH溶液作电解质）的说法中正确的是

A．负极反应为：O₂+2H₂O+ 4e^－ = 4OH^－

B．负极反应为：CH₄  + 10OH^－ － 8e^－ = CO₃^2－ + 7H₂O

C．放电时正极发生氧化反应，外电路中电子从正极流向负极

D．随着放电的进行，溶液的pH保持不变

Answer

B

【解析】燃料发生氧化反应，是负极反应式中的主要反应物，氧气发生还原反应，是正极反应式中的主要反应物，则O2+2H2O+ 4e－ = 4OH－是正极反应式，而不是负极反应式，故A错误；CH4+2O2=CO2+2H2O、CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O，则碱性燃料电池总反应式为CH4+2O2+2NaOH=Na2CO3+3H2O，则负极主要反应物→产物是：CH4→CO32—，则碳元素由—4价升为+4价，根据电子守恒原理可得：CH4—8e－→CO32—；左边电荷总数为+8，右边电荷总数为—2，根据电荷守恒原理可得：CH4—8e－+10OH－→CO32—；左右相差14个H、7个O，根据原子守恒原理可得：CH4 +10OH－ －8e－=CO32－+7H2O，故B正确；放电时正极发生还原反应，外电路中电子从负极流向正极，故C错误；随着放电的进行，不仅NaOH被消耗，而且生成的水还能稀释NaOH，使溶液的碱性减弱，pH减小，故D错误。

考点：考查燃料电池的工作原理，涉及碱性甲烷燃料电池的电极反应式、电极反应类型、外电路电子流动方向、溶液pH的变化等考点。