题目内容

【题目】(1)氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。下图为电池示意图,该电池电极表面镀一层细小的铂粉,铂吸附气体的能力强,性质稳定。其正极反应方程式为____________,若将负极材料改为CH4,写出其负极反应方程式___________

(2)NH3代替氢气研发燃料电池是当前科研的一个热点。使用的电解质溶液是2 mol·L-1KOH溶液,电池总反应为:4NH3+3O22N2+6H2O。该电池负极的电极反应式为__________;每消耗3.4g NH3转移的电子数目为_________

【答案】O2 + 2H2O + 4e- = 4OH- CH4 + 10OH- - 8e- =+ 7H2O 2NH3 + 6OH- -6e- =N2 + 6H2O 0.6NA

【解析】

在原电池中,负极上失电子,燃料发生氧化反应,正极上得电子,氧气发生还原反应。

(1)氢氧燃料电池正极上氧气得电子,发生还原反应,电解质是碱,则生成OH-,反应式为:O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-,若将负极材料改为CH4,在碱性条件下应该生成,总反应式为:CH4 +2O2+2OH- =+3H2O,正极反应为:2O2 + 4H2O + 8e- = 8OH-,两式相减得负极反应方程式为:CH4 + 10OH- - 8e- =+ 7H2O

(2) NH3代替氢气,电解质溶液是KOH溶液没有变,则正极反应式也没有变化,电池总反应为:4NH3+3O22N2+6H2O,正极反应为:3O2 + 6H2O + 12e- = 12OH-,两式相减得负极反应方程式为:4NH3 + 12OH- -12e- =2N2 + 12H2O,即为2NH3 + 6OH- -6e- =N2 + 6H2O3.4g NH3物质的量为:,根据负极反应可知,2mol NH3转移6mol电子,则3.4g NH3转移的电子数目为0.6 mol,即0.6NA

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