(共8分)燃料电池是利用燃料(如CO、H2、CH4等)与氧气反应,将反应产生的化学能转变为电能的装置,通常用氢氧化钾作为电解质溶液。完成下列关于甲烷(CH4)

(共8分)燃料电池是利用燃料(如CO、H2、CH4等)与氧气反应,将反应产生的化学能转变为电能的装置,通常用氢氧化钾作为电解质溶液。完成下列关于甲烷(CH4)

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(共8分)燃料电池是利用燃料(如CO、H2、CH4等)与氧气反应,将反应产生的化学能转变为电能的装置,通常用氢氧化钾作为电解质溶液。完成下列关于甲烷(CH4)燃料电池的填空:
(1)已知燃料电池的总反应式为CH4 + 2O2 + 2KOH ="=" K2CO+ 3H2O,电池中有一极的电极反应为CH4 + 10 OH- - 8e- ==  CO2-3 + 7H2O,这个电极是燃料电池的        (填“正极”或“负极”),另一个电极上的电极反应式为:                                    
(2)随着电池不断放电,电解质溶液的碱性          (填“增大”、“减小”或“不变”)
(3)通常情况下,甲烷燃料电池的能量利用率          (填“大于”、“小于”或“等于”)甲烷燃烧的能量利用率。
答案
(1)负极;   2O2+4H2O+8e-==8OH-  (2)减小      (3)大于
解析
(1)原电池中负极失去电子,发生氧化反应,正极得到电子,发生还原反应。所以甲烷在负极通入,氧气在正极通入。由于溶液中电解质是氢氧化钾,所以正极反应式是
2O2+4H2O+8e-==8OH-
(2)根据总的反应式可知,在反应过程中是消耗氢氧化钾的,所以溶液的碱性是降低的。
(3)燃料电池的硫利用率要大于甲烷直接燃烧的能量利用率。
举一反三
燃料电池是利用燃料(如H2、CO、CH4等)跟氧气反应从而将化学能转化成电能的装置。下列关于甲烷燃料电池(NaOH溶液作电解质)的说法中正确的是
A.负极反应为:O2+ 2H2O + 4e= 4OH
B.负极反应为:CH4+ 10OH- 8e = CO32+ 7H2O
C.放电时溶液中的阴离子向负极移动
D.随着放电的进行,溶液的pH值不发生改变

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如图所示装置,电流计的指针发生偏转,正极变粗,负极变细,符合这种情况的是
A.正极Cu,负极Al,S为浓HNO3
B.正极Ag,负极Fe,S为CuSO4
C.正极Al,负极Cu,S为浓HNO3
D.正极Zn,负极Cu,S为CuSO4

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(12分)某原电池构造如下图所示。其电池的总反应是:Cu(s) + 2Ag+ (aq) = Cu2+ (aq) + 2Ag(s)。

请回答以下问题:
(1)若盐桥为琼脂-KOH组成,其作用是___________________________。OH-离子移向_______(填“A”或“B”)中的溶液。Cu为原电池的______极,其电极反应式是_________________________。A中的电解质溶液在该电池工作一段时间后会出现_______________________的现象。
(2)把盐桥改为铁棒后,电流计的指针    (填“会”、“不会”)发生偏转,A装置名称     填“原电池”或“电解池”)    ,铜棒的电极名称为    (填“正极”、“负极”、“阴极”或“阳极”)(提示:当两个原电池串联时,电极材料的金属活动性相差较大的为原电池,电极材料的金属活动性相差较小的为电解池)。
(3)把盐桥改为铜棒后,电流计的指针    (填“会”、“不会”)发生偏转,左边烧杯中的硝酸铜浓度    (填“增大”、“减小”或“不变”)
(4)把盐桥改为银棒后,电流计的指针    (填“会”、“不会”)发生偏转,理由是                                            
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如图所示装置,电流计的指针发生偏转,正极变粗,负极变细,符合这种情况的是(  )
A.正极Cu,负极Al,S为浓HNO3B.正极Ag,负极Fe,S为CuSO4
C.正极Al,负极Cu,S为浓HNO3D.正极Zn,负极Cu,S为CuSO4

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下列说法中正确的是(   )
A.在原电池中,物质在负极发生氧化反应
B.在原电池中,电子由正极流向负极
C.在电解池中,物质在阴极发生氧化反应
D.在电解池中,与电源正极相连的电极是阴极

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