Question

【题目】I.被誉为改变未来世界的十大新科技之一的燃料电池。如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）燃料电池的优点是___________；电解质溶液中的OH—移向______极(填“负”或“正”)。

（2）写出此氢氧燃料电池工作时，负极反应式：_______________________________；正极反应式：____________________________。

（3）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：_______________________________。

II.将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池，若该电池中两电极的总质量为80g，工作一段时间后，取出锌片和银片洗净干燥后称重，总质量为41g，计算：

（4）通过导线的电子数为__________（用NA表示）。

Answer 1

【答案】能量利用率高，绿色无污染 负 2H2—4e－＋4OH－=4H2O 2H2O＋O2＋4e－=4OH－ CH4＋10OH－－8e－=CO32－＋7H2O 1.2NA

【解析】

（1）因为是氧气和氢气的燃料电池，产物是水，并且氧气和氢气的燃烧放出的热量高，所以燃料电池的优点是能量利用率高，绿色无污染；根据原电池工作原理，在电解质溶液中，阴离子向负极移动，氧离子向正极移动，故电解质溶液中的OH—向负极移动，故答案为：能量利用率高，绿色无污染；负。

（2）氢氧燃料电池以KOH溶液为电解质溶液时，负极上发生的电极反应是氢气失电子和氢氧根离子生成水，发生氧化反应，所以电极反应式为2H2-4e-+4OH=4H2O；正极上发生的电极反应是氧气得电子和水生成氢氧根，发生还原反应，所以电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-，负极中故答案为：2H2-4e-+4OH-=4H2O；O2+2H2O+4e-=4OH-。

（3）甲烷燃料电池以KOH溶液为电解质溶液时，负极上是甲烷失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水的氧化反应，所以电极反应式为：CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O，故答案为：CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O。

（4）将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池，锌作负极失电子发生氧化反应，硫酸中的氢离子作氧化剂得电子发生还原反应。若该电池中两电极的总质量为80g，工作一段时间后，取出锌片和银片洗净干燥后称重，总质量为41g，质量减少了39g，根据原电池工作原理知道减少的质量是锌失电子，变成锌离子，所以通过导线的电子数为：×2NA=1.2NA，故答案为：1.2NA。