Question

航天飞机常采用新型燃料电池作为电能来源，燃料电池一般指采用H₂、CH₄、CO、C₂H₅OH等可燃物质与O₂一起构成的电池装置。它可直接将化学能转化为电能，甲烷燃料电池以KOH溶液为电解质，其总反应的化学方程式为：CH₄＋2O₂＋2OH^－===CO₃^2—＋3H₂O。

(1)负极上的电极反应为____________________________________。

(2)消耗标准状况下的5.6 L O₂时，有________ mol电子发生转移。

(3)开始放电时，正极附近溶液的pH________(填“增大”、“减小”或“不变”)。

Answer

CH4＋10OH－－8e－===CO32—＋7H2O 1 增大

【解析】

（1）该燃料电池中，负极上燃料甲烷失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子；
（2）根据氧气和转移电子正极的关系式计算转移电子物质的量；
（3）放电时，正极附近生成氢氧根离子导致氢氧根离子浓度增大。

(1)该燃料电池中，负极上燃料甲烷失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，其电极反应式分别为：CH4＋10OH－－8e－===CO32—＋7H2O，故答案为：CH4＋10OH－－8e－===CO32—＋7H2O；

(2)氧气物质的量= =0.25mol，因负极电极反应式为： 2H2O+O2+4e−=4OH−知，转移电子物质的量=4n(O2)=4×0.25mol=1mol，故答案为：1；

(3)放电时，正极附近生成氢氧根离子导致氢氧根离子浓度增大，则溶液的pH增大，故答案为：增大。