Question

【题目】开发新能源是解决大气污染的有效途径之一。燃料电池由于能量转化率高．可作为常规能源的替代品而越来越受到关注。

(1)直接甲醇燃料电池(简称DMFC)结构简单、对环境无污染，其工作原理如图所示。

① 外电路电子从用电器_____(填“左端”、或“右端”)进人，b 极电极反应式为______；

② 有1.5mol电子通过用电器，则消耗的甲醇质量为______。

(2)一种用于驱动潜艇的液氨-液氧燃料电池的原理如图所示。

①电极B发生_______(填“氧化”或 “还原”)反应，电池工作时，OH-移向_____(填“A极”或“B极”)。

②电极A的电极反应式为____________。

(3)赤铜矿的成份是Cu2O，辉铜矿的成份是Cu2S，将赤铜矿与辉铜矿混合加热有以下反应：2Cu2O+Cu2S == 6Cu+SO2↑在该反应中，氧化剂是：___________ 还原剂是：___________ 每当有0.3mol电子通过时，生成的铜的物质的量为 ___________mol 生成的SO2 在标况下的体积为_________ L

Answer 1

【答案】左端 O2+4e-+4H+=2H2O 8g 还原 A极 2NH3+6OH--6e-=N2↑+6H2O Cu2S、Cu2O Cu2S 0.3 11.2

【解析】

（1）根据图知，交换膜是质子交换膜，则电解质溶液呈酸性，根据氢离子移动方向知，通入a的电极为负极、通入b的电极为正极，正极上氧气得电子发生还原反应；

（2）根据电池的工作原理示意图知道，通入氧气的电极B是正极，电极A是负极；

（3）反应Cu2S+2Cu2O═6Cu+SO2↑中，化合价降低的元素是Cu，化合价升高的元素是S，每生成1molCu，还原剂转移给氧化剂的电子为1mol，据此答题。

（1）①根据图知，交换膜是质子交换膜，则电解质溶液呈酸性，根据氢离子移动方向知，通入a的电极为负极、通入b的电极为正极，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O，

故答案为：左端；O2+4e-+4H+=2H2O。

②负极上甲醇失去电子发生氧化反应，负极反应式为CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+，由电极方程式可知，每消耗1mol的甲醇，转移6mol的电子，当有1.5mol电子通过用电器时，则消耗的甲醇的物质的量为0.25mol，质量为0.25mol×32g/mol=8g，故答案为：8g。

（2）①在燃料电池的正极上氧气发生得电子的还原反应，所以电极B为正极发生还原反应，电池工作时，OH－向负极移动，故答案为：还原，A极。

②在燃料电池的负极上发生燃料氨气失电子的氧化反应，则碱性环境下电极A发生的电极反应为：2NH3+6OH--6e-=N2↑+6H2O，故答案为：2NH3+6OH--6e-=N2↑+6H2O。

（3）反应Cu2S+2Cu2O═6Cu+SO2↑中，化合价降低的元素是Cu，所在的反应物Cu2S、Cu2O是氧化剂；化合价升高的元素是S，所在的反应物Cu2S是还原剂；由反应方程式可知，每生成1molCu，还原剂转移给氧化剂的电子为1mol，所以当有0.3mol电子通过时，生成的铜的物质的量为0.3mol，生成的SO2的物质的量为0.5mol，在标况下的体积为0.5mol×22.4L/mol=11.2L，故答案为：Cu2S、Cu2O，Cu2S，0.3，11.2。