Question

被誉为改变未来世界的十大新科技之一的燃料电池具有无污染、无噪音、高效率的特点．右图为氢氧燃料电池的结构示意图，电解质溶液为KOH溶液，电极材料为疏松多孔石墨棒．当氧气和氢气分别连续不断地从正、负两极通入燃料电池时，便可在闭合回路中不断地产生电流．试回答下列问题：
（1）图中通过负载的电子流动方向    （填“向左”或“向右）
（2）写出氢氧燃料电池工作时电极反应方程式和总反应方程式正极：    负极：    总反应：   
（3）为了获得氢气，除了充分利用太阳能外，工业上利用石油产品与水在高温、催化剂作用下制取氢气．写出丙烷和H₂O反应生成H₂和CO的化学方程式：   
（4）若将此燃料电池改进为直接以甲烷和氧气为原料进行工作时，负极反应式为    ，电池总离子反应方程式为    ．

Answer

（1）根据原电池工作原理判断电子的流向；
（2）根据反应的反应类型书写电极反应式，正负极上电极反应式相加得总反应方程式；
（3）根据反应物、生成物、反应条件写出反应方程式；
（4）先根据反应类型确定负极上发生反应的物质，然后写出相应的电极反应式．
【解析】
（1）根据原电池工作原理，负极上失电子，电子从负极沿外电路流向正极，所以通过负载的电子流动方向是向右．
故答案为：向右；
（2）正极上氧气得电子和水生成氢氧根离子，发生还原反应，所以电极反应式为2H2O+O2+4e-═4OH-；负极上失电子和氢氧根离子反应生成水，所以电极反应式为2H2+4OH--4e-═4H2O；两极上的电极反应式相加得总反应方程式，所以总反应方程式为2H2+O2═2H2O．
故答案为：2H2O+O2+4e-═4OH-；2H2+4OH--4e-═4H2O；2H2+O2═2H2O；
（3）该反应中反应物是丙烷和H2O，产物是H2和CO，反应条件是高温、催化剂，所以方程式为
C3H8+3H2O3CO+7H2．故答案为：C3H8+3H2O3CO+7H2；
（4）负极上是燃料失电子，正极上是氧气得电子，所以负极上甲烷反应生成二氧化碳，二氧化碳是酸性氧化物，能和电解质溶液KOH反应生成盐和水，所以正极上的电极反应式为CH4+10OH--8e-═CO32-+7H2O；正极上氧气得电子和水生成氢氧根离子；正负极上的电极反应式相加得总反应方程式，所以总反应方程式为CH4+2O2+2OH-═CO32-+3H2O．
故答案为：CH4+10OH--8e-═CO32-+7H2O；CH4+2O2+2OH-═CO32-+3H2O．