Question

近几年开发的甲醇燃料电池采用铂作电极催化剂，电池中的质子交换膜只允许质子和水分子通过。其工作原理的示意图如下：

请回答下列问题：
(1)Pt(a)电极是电池的       极，电极反应式为                       ；Pt(b)电极发生       反应(填“氧化”或“还原”)，电极反应式为                    。
(2)电池的总反应方程式为                                              。
(3)如果该电池工作时电路中通过2 mol电子，则消耗的CH₃OH有       mol。

Answer 1

(1)负　2CH₃OH＋2H₂O－12e^－＝2CO₂↑＋12H^＋　3O₂＋12H^＋＋12e^－=6H₂O
(2)2CH₃OH＋3O₂=2CO₂＋4H₂O
(3)

从示意图中可以看出电极Pt(a)原料是CH₃OH和水，反应后产物为CO₂和H^＋，CH₃OH中碳元素化合价为－2，CO₂中碳元素化合价为＋4，说明Pt(a)电极上CH₃OH失去电子，电极Pt(a)是负极，则电极Pt(b)是正极，Pt(b)电极原料是O₂和H^＋，反应后的产物为H₂O，氧元素化合价由0→－2，发生还原反应，因为电解质溶液是稀H₂SO₄，可以写出电池总反应式为2CH₃OH＋3O₂=2CO₂＋4H₂O，再写出较为简单的正极反应式：3O₂＋12e^－＋12H^＋=6H₂O，用总反应式减去正极反应式即可得到负极反应式为：2CH₃OH＋2H₂O－12e^－=2CO₂↑＋12H^＋。