Question

【題目】科學(xué)家預(yù)言，燃料電池將是21世紀獲得電能的重要途徑。近幾年開發(fā)的甲烷燃料電池采用鉑作電極催化劑，用KOH作為電池中的電解液，其工作原理的示意圖如下：

請回答下列問題：

(1)甲烷燃料電池的能量轉(zhuǎn)化主要形式是__________________。

(2)Pt(a)電極是電池的________極，電極反應(yīng)式為________________；Pt(b)電極發(fā)生________反應(yīng)(填“氧化”或“還原”)，電極反應(yīng)式為________________。

(3)電池的總反應(yīng)方程式為_______________________________。

(4)如果該電池工作時電路中通過4 mol電子，則消耗的CH4有________mol。

Answer 1

【答案】化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 負 CH4－8e－＋10OH－=CO＋7H2O 還原 2O2＋8e－＋4H2O=8OH－ CH4＋2OH－＋2O2=CO＋3H2O 0.5

【解析】

甲烷燃料電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，通入甲烷的一極為負極發(fā)生氧化反應(yīng)，通入氧氣的一極為正極發(fā)生還原反應(yīng)。

(1)甲烷燃料電池的能量轉(zhuǎn)化主要形式是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。

(2)燃料電池中，電解質(zhì)溶液呈堿性，所以通燃料的a為負極，燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，所以a電極反應(yīng)式為CH4-8e-+10OH-=+7H2O，Pt（b）電極為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2O2＋8e－＋4H2O=8OH－。

(3)正負極電極反應(yīng)式相加即得電池總反應(yīng)式為CH4+2OH-+2O2=+3H2O。
(4)根據(jù)電極反應(yīng)式CH4-8e-+10OH-=+7H2O，每反應(yīng)1molCH4，轉(zhuǎn)移8mol電子，則電路中通過4 mol電子，則消耗的CH40.5mol。