Question

科学家预言，燃料电池将是21世纪获得电能的重要途径。近几年开发的甲烷燃料电池采用铂作电极催化剂，用KOH作为电池中的电解液，其工作原理的示意图如下：

请回答下列问题：

(1)甲烷燃料电池的能量转化主要形式是__________________。

(2)Pt(a)电极是电池的________极，电极反应式为________________；Pt(b)电极发生________反应(填“氧化”或“还原”)，电极反应式为________________。

(3)电池的总反应方程式为_______________________________。

(4)如果该电池工作时电路中通过4 mol电子，则消耗的CH₄有________mol。

Answer

化学能转化为电能 负 CH4－8e－＋10OH－=CO＋7H2O 还原 2O2＋8e－＋4H2O=8OH－ CH4＋2OH－＋2O2=CO＋3H2O 0.5

【解析】

甲烷燃料电池将化学能转化为电能，通入甲烷的一极为负极发生氧化反应，通入氧气的一极为正极发生还原反应。

(1)甲烷燃料电池的能量转化主要形式是化学能转化为电能。

(2)燃料电池中，电解质溶液呈碱性，所以通燃料的a为负极，燃料失电子发生氧化反应，所以a电极反应式为CH4-8e-+10OH-=+7H2O，Pt（b）电极为正极，发生还原反应，电极反应式为2O2＋8e－＋4H2O=8OH－。

(3)正负极电极反应式相加即得电池总反应式为CH4+2OH-+2O2=+3H2O。
(4)根据电极反应式CH4-8e-+10OH-=+7H2O，每反应1molCH4，转移8mol电子，则电路中通过4 mol电子，则消耗的CH40.5mol。