Question

(1)如图是甲烷燃料电池原理示意图，回答下列问题：

①电池的负极是________(填“a”或“b”)电极，该极的电极反应式为__________________。

②电池工作一段时间后电解质溶液的pH________(填“增大”、“减小”或“不变”)。

(2)熔融盐燃料电池具有很高的发电效率，因而受到重视。可用Li₂CO₃和Na₂CO₃的熔融盐混合物作电解质，CO为负极燃气，空气与CO₂的混合气为正极助燃气，制得在650 ℃下工作的燃料电池。请完成有关的电池反应式：

负极反应式：2CO＋2－4e^－===4CO₂；

正极反应式：__________________________________________；

总电池反应式：_______________________________________。

Answer

a CH4＋10OH－－8e－===＋7H2O 减小 O2＋2CO2＋4e－===2 2CO＋O2===2CO2

【解析】

(1)用氢氧化钠溶液作电解质溶液，甲烷燃料电池的总反应是CH4＋2OH－+2O2=CO32-+3H2O；

(2)用CO作燃料，熔融盐燃料电池的总反应为2CO+O2==2CO2。

(1)根据总反应式CH4＋2OH－+2O2=CO32-+3H2O，CH4在反应时失去电子，故a电极是电池的负极，负极反应式是CH4＋10OH－－8e－== CO32-＋7H2O。由于电池工作过程中会消耗OH－，故一段时间后，电解质溶液的pH会减小；

(2) 用CO作燃料，熔融盐燃料电池的总反应为2CO+O2=2CO2；根据正极反应式＋负极反应式＝总电池反应，可推知正极反应式为O2＋2CO2＋4e－==2 CO32-。