Question

20．以甲烷為燃料的新型電池得到廣泛的研究，如圖是目前研究較多的一類固體氧化物燃料電池的工作原理示意圖．下列說法錯誤的是（　　）

• A． 以甲烷為燃料，其成本大大低于以氫氣為燃料的傳統(tǒng)燃料電池
• B． A電極為電池正極，發(fā)生還原反應
• C． B電極反應式為CH₄+4O^2--8e^-═CO₂+2H₂O
• D． 若用該燃料電池作電源，用石墨作電極電解100 mL 1 mol•L^-1的硫酸銅溶液，當兩極收集到的氣體體積相等時，理論上消耗的甲烷的體積為22.4L（標準狀況下）

Answer 1

分析 由陰離子移動方向可知B為負極，負極發(fā)生氧化反應，甲烷被氧化生成二氧化碳和水，電極反應式為CH₄+4O^2--8e^-═CO₂+2H₂O，A電極為電池正極，發(fā)生還原反應，電極反應式為O₂+4e^-═2O^2-，據(jù)此分析解答．

解答 解：A、因為甲烷比氫氣易得到，成本低，所以以甲烷為燃料，其成本大大低于以氫氣為燃料的傳統(tǒng)燃料電池，故A正確；
B、A電極為電池正極，發(fā)生還原反應，電極反應式為O₂+4e^-═2O^2-，故B正確；
C、B為負極，負極發(fā)生氧化反應，電極反應式為CH₄+4O^2--8e^-═CO₂+2H₂O，故C正確；
D、硫酸銅的物質(zhì)的量=0.1L×1mol/L=0.1mol，開始階段發(fā)生反應：2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+4H⁺，銅離子完全放電后，發(fā)生反應2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑，當兩極收集到的氣體體積相等時，即氫氣與氧氣的體積相等，令是氫氣為xmol，根據(jù)電子轉移守恒，則：0.1mol×2+2x=4x，解得x=0.1，
根據(jù)電子轉移守恒，可知消耗的甲烷物質(zhì)的量=$\frac{0.1mol×4}{8}$=0.05mol，故消耗甲烷的體積=0.05mol×22.4L/mol=1.12L，故D錯誤；
故選D．

點評 本題綜合考查電化學知識，為高頻考點，側重于學生的分析、計算能力的考查，解答本題要注意把握原電池的工作原理，把握電極方程式的書寫，題目難度中等．