Question

根据原电池原理，有人利用CH₄和O₂的反应，在KOH溶液中用铂作电极设计出燃料电池。关于该燃料电池的下列几种说法中正确的是

①理论上每消耗标准状况下22.4L的CH₄，可以向外电路提供8mole-

②负极上是O₂获得电子，电极反应式为O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-

③外电路电子由负极流向正极，内电路电子由正极流向负极

④电池放电过程中，溶液的pH不断降低

⑤负极发生氧化反应，正极发生还原反应

⑥负极会出现淡蓝色火焰

⑦电解质溶液中 OH^-向负极移动，K⁺向正极移动

⑧该电池的总反应为CH₄+2O₂=CO₂+2H₂O

A.①④⑤⑦ B.①③④⑧ C.②③⑥⑧ D.②⑤⑦⑧

Answer

A

【解析】

根据题意该装置为甲烷燃料电池，电解质溶液为碱性，根据燃料电池的特点，通入燃料甲烷的一极为原电池的负极，发生氧化反应，负极电极反应为：CH4+10OH-－8e-=CO32-+7H2O；通入氧气的一极为燃料电池的正极，发生还原反应，正极的电极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-，电池总反应式：CH4＋2O2＋2KOH=K2CO3＋3H2O，结合以上分析解答。

①标准状况下22.4L的CH4为1mol，通入CH4的电极为负极，电极反应为：CH4+10OH−−8e−=CO32−+7H2O，每消耗1molCH4，可以向外电路提供8mole−，故①正确；

②根据分析，正极上是O2 获得电子，电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，故②错误；

③原电池中，外电路电子由负极流向正极，内电路电解质阴阳离子发生定向移动，电子不能电解质溶液中移动，故③错误；

④电池放电过程为原电池，电池的总反应为CH4＋2O2＋2KOH=K2CO3＋3H2O，随着反应的进行，溶液中氢氧根离子不断减少，溶液pH不断降低，故④正确；

⑤原电池中，负极CH4失去电子转化为CO32−，碳元素化合价升高，发生氧化反应，正极O2得到电子转化为OH-，氧元素化合价降低，发生还原反应，故⑤正确；

⑥负极发生的电极反应为CH4+10OH−−8e−=CO32−+7H2O，负极附近不可能看到燃烧的现象，故不会出现淡蓝色火焰，故⑥错误；

⑦原电池中，电解质溶液中的阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，则电解质溶液中OH-向负极移动，K+向正极移动，故⑦正确；

⑧根据分析，由于电解质溶液为氢氧化钾，显碱性，则该电池的总反应为CH4＋2O2＋2KOH=K2CO3＋3H2O，故⑧错误；

说法正确的为①④⑤⑦，答案选A。