Question

航天飛機(jī)常用新型燃料電池作為電能來源，燃料電池一般指采用H₂、CH₄等可燃物質(zhì)與O₂一起構(gòu)成的電池裝置．它可直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，甲烷電池以KOH溶液為電解質(zhì)，其總反應(yīng)的化學(xué)方程式為CH₄+2O₂+2OH^-═CO₃^2-+3H₂O．
（1）負(fù)極上的電極反應(yīng)為

CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O

．
（2）消耗16.8L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）O₂時，有

3

mol 電子發(fā)生轉(zhuǎn)移．
（3）開始放電時，正極附近溶液的氫氧根離子濃度

增大

（填“增大”、“減小”或“不變”）．

Answer 1

分析：（1）寫出正極電極反應(yīng)式，用總反應(yīng)式減去正極反應(yīng)式即為負(fù)極反應(yīng)式；
（2）計算出氧氣的物質(zhì)的量即可求出轉(zhuǎn)移電子數(shù)；
（3）根據(jù)放電時的正極反應(yīng)來確定正極附近溶液的氫氧根離子濃度的變化．

解答：解：（1）甲烷燃料電池中，甲烷在負(fù)極失電子，氧氣在正極得電子，電極反應(yīng)式為：O₂+4e^-+2H₂O═4OH^-，用總反應(yīng)式減去正極反應(yīng)式得負(fù)極反應(yīng)式：CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O，故答案為：CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O；    
（2）16.8L氧氣的物質(zhì)的量為：

16.8L

22.4L/mol

═0.75mol，根據(jù)電極反應(yīng)：O₂+4e^-+2H₂O═4OH^-，消耗16.8L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）O₂時，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為：0.75mol×4═3mol，故答案為：3；
（3）開始放電時，正極上是氧氣發(fā)生得電子得還原反應(yīng)，即O₂+4e^-+2H₂O═4OH^-，產(chǎn)生氫氧根，在該極附近溶液氫氧根離子濃度增大，故答案為：增大．

點評：本題考察了電極反應(yīng)式和電池總反應(yīng)式的書寫．書寫電極反應(yīng)式應(yīng)注意以下幾點：1．電極反應(yīng)是一種離子反應(yīng)，遵循書寫離子反應(yīng)的所有規(guī)則（如“拆”、“平”）；
2．將兩極反應(yīng)的電子得失數(shù)配平后，相加得到總反應(yīng)，總反應(yīng)減去一極反應(yīng)即得到另一極反應(yīng)；
3．負(fù)極失電子所得氧化產(chǎn)物和正極得電子所得還原產(chǎn)物，與溶液的酸堿性有關(guān)（如+4價的C在酸性溶液中以CO₂形式存在，在堿性溶液中以CO₃^2-形式存在）．