Question

燃料電池是利用燃料(如CO、H₂、CH₄等)與氧氣反應，將反應產生的化學能轉變?yōu)殡娔艿难b置，通常用氫氧化鉀作為電解質溶液。完成下列關于甲烷(CH₄)燃料電池的填空：

(1)甲烷與氧氣反應的化學方程式為：__________________。

(2)已知燃料電池的總反應式為CH₄＋2O₂＋2KOH===K₂CO₃＋3H₂O，電池中有一極的電極反應為CH₄＋10OH^－－8e^－===CO＋7H₂O，這個電極是燃料電池的________(填“正極”或“負極”)，另一個電極上的電極反應式為：___________________________。

(3)隨著電池不斷放電，電解質溶液的堿性________(填“增大”“減小”或“不變”)。

(4)通常情況下，甲烷燃料電池的能量利用率______(填“大于”“小于”或“等于”)甲烷燃燒的能量利用率。

Answer 1

解析　(2)用總反應式減去其中一極的電極反應式，即得到另一電極的反應式：

CH₄＋2O₂＋2OH^－===CO＋3H₂O①

CH₄＋10OH^－－8e^－===CO＋7H₂O②

①－②得：2O₂－8OH^－＋8e^－===－4H₂O

整理為：2O₂＋4H₂O＋8e^－===8OH^－。

(3)根據總反應式可知，隨著電池不斷放電，不斷消耗KOH，電解質溶液的堿性減小。

(4)化學電源的能量轉化率是燃料燃燒所不可比擬的。

答案　(1)CH₄＋2O₂===CO₂＋2H₂O

(2)負極　2O₂＋4H₂O＋8e^－===8OH^－

(3)減小

(4)大于