熔融碳酸盐燃料电池电极方程式的书写

熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）是由多孔陶瓷阴极、多孔陶瓷电解质隔膜、多孔金属阳极、金属极板构成的燃料电池.其电解质是熔融态碳酸盐.
反应原理如下：
放电时正 极：
O2 + CO2 + 4e- → 2CO3(2-)...碳酸根
负 极： CH4 + 4CO32- - 8e- → 5CO2 + 2H2O
总反应： 2O2 + CH4 → CO2 + 2H2O
熔融碳酸盐燃料电池是一种高温电池,使用温度600-700℃.还有其他类型的燃料电池,电解质和使用条件不同.

（1）在燃料电池中，电子由负极流行正极，根据图示内容：电子是从a流向b，可以知道电极b是该燃料电池的正极，故答案为：正；
（2）在燃料电池中，燃料做负极，氧气作正极，所以若以氢气为燃料，则A是氢气，根据：熔融碳酸盐燃料电池是以熔融的碳酸盐为电解质的燃料电池“可以知道Y是二氧化碳，在电池中，电解质中的阴离子移向负极，正极上是氧气得电子的还原反应，故答案为：H₂；CO₂；电极a；O₂+4e^-+2CO₂═2CO₃^2-；
①C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-394kJ/mol；H₂O（g）=H₂（g）+[1/2]O₂（g），△H=242kJ/mol；CO（g）=C（s）+[1/2]O₂（g），△H=111kJ/mol，反应CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）可以看成是以上三个反应的和，所以反应CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）△H=-394kJ/mol+242kJ/mol+111kJ/mol=-41 kJ/mol，故答案为：-41 kJ/mol；
②设消耗的一氧化碳浓度为c，则：
CO（g）+H₂O（g）⇌CO₂（g）+H₂（g）
初始浓度：0.01 0.01 0 0
变化浓度：c c cc
平衡浓度：0.01-c 0.01-ccc
则有
c2
(0.01−c)2=9，
解得c=0.0075（mol/L），
一氧化碳在此反应条件下的转化率=[0.0075/0.01]×100%=75%，
故答案为：75%．

解题思路：该原电池为甲烷燃料电池，根据图象中电子流向知，左边电极为负极、右边电极为之间，通入燃料的电极为负极、通入氧化剂的电极为正极，所以a为甲烷、b为氧气，负极反应式为CH₄+4CO₃^2--8e^-=5CO₂+2H₂O，正极反应式为O₂+2CO₂-4e^-═2CO₃^2-，据此分析解答．

A．燃料电池中通入燃料的电极是负极、通入氧化剂的电极是正极，根据电子流向知，左边电极是负极、右边电极是正极，所以a是CH₄，b为O₂，故A错误；
B．原电池放电时，碳酸根离子向负极移动，故B错误；
C．电解质为熔融碳酸盐，需要高温条件，故C错误；
D．正极上氧气得电子和二氧化碳反应生成碳酸根离子，电极反应式为O₂+2CO₂-4e^-═2CO₃^2-，故D正确；
故选D．

点评：
本题考点： 化学电源新型电池．

考点点评： 本题考查了化学电源新型电池，明确原电池中物质得失电子、电子流向、离子流向即可解答，难点是电极反应式书写，要根据电解质确定正负极产物，难度中等．

总反应：2CO+O2=2CO2
正极反应：O2+2CO2+4e-=2CO32-
负极反应：2CO+2CO32-—4e-=4CO2

(1)2CO+2CO ₃ ^2- -4e ^- =4CO ₂
(2)O ₂ + 2CO ₂ +4e ^- =2CO ₃ ^2-
(3)CO ₃ ^2-