Question

【題目】以甲烷為燃料的新型電池得到廣泛的研究，下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燃料電池

B. A電極為電池正極，發生還原反應

C. B電極反應式為CH4＋4O2－－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

【答案】D

【解析】A. 由于氫氣難以大規模制備，因此以甲烷為燃料，其成本大大低于以氫氣為燃料的傳統燃料電池，A正確；B. 由陰離子移動方向可知B為負極，負極發生氧化反應，甲烷被氧化生成二氧化碳和水，電極方程式為CH4＋4O2－－8e－＝CO2＋2H2O，A極是正極，該電極上是氧氣得電子的還原反應，電極方程式為O2+4e-=2O2-，B正確；C. B電極反應式為CH4＋4O2－－8e－＝CO2＋2H2O，C正確；D. 硫酸銅的物質的量=0.1L×1mol/L=0.1mol，開始階段發生反應：2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+，銅離子完全放電后，發生反應2H2O2H2↑+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，根據電子轉移守恒，則：0.1mol×2+2x=4x，解得x=0.1，根據電子轉移守恒，可知消耗的甲烷物質的量=0.1mol×4/8=0.05mol，故消耗甲烷的體積=0.05mol×22.4L/mol=1.12L，D錯誤，答案選D。