Question

14．科学家预言，燃料电池将是21世纪获得电能的重要途径，近几年开发甲醇燃料电池是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：
（1）Pt（a）电极是电池的负极，电极反应式为CH₃OH+H₂O-6e^-═CO₂+6H⁺；Pt（b）电极发生还原反应（填“氧化”或“还原”），电极反应式为O₂+4H⁺+4e^-═2H₂O．
（2）电池的总反应方程式为2CH₃OH+3O₂=2CO₂+4H₂O．
（3）如果该电池工作时电路中通过2mol电子，则消耗的CH₃OH有$\frac{1}{3}$mol．

Answer 1

分析 （1）该原电池中质子交换膜只允许质子和水分子通过，说明电解质溶液为酸性溶液，燃料电池中，通入燃料的电极为负极，负极上失电子发生氧化反应，通入氧化剂的电极为正极，正极上得电子发生还原反应；
（2）原电池反应的实质为氧化还原反应，甲醇被氧化生成二氧化碳和水；
（3）根据甲醇和转移电子之间的关系式计算．

解答 解：（1）该原电池中质子交换膜只允许质子和水分子通过，说明电解质溶液为酸性溶液，燃料电池中，通入燃料的电极为负极，负极上失电子发生氧化反应，电解方程式为CH₃OH+H₂O-6e^-═CO₂+6H⁺，通入氧化剂的电极为正极，正极上得电子发生还原反应，电极方程式为O₂+4H⁺+4e^-═2H₂O，
故答案为：负；CH₃OH+H₂O-6e^-═CO₂+6H⁺；还原；O₂+4H⁺+4e^-═2H₂O；
（2）原电池反应的实质为氧化还原反应，甲醇被氧化生成二氧化碳和水，电池总反应为2CH₃OH+3O₂=2CO₂+4H₂O，
故答案为：2CH₃OH+3O₂=2CO₂+4H₂O；
（3）由电极方程式CH₃OH+H₂O-6e^-═CO₂+6H⁺可知，如果该电池工作时电路中通过2mol电子，则消耗的CH₃OH有$\frac{1}{3}$mol．
故答案为：$\frac{1}{3}$．

点评 本题考查了燃料电池，根据离子交换膜通过的微粒确定电解质溶液的酸碱性，再结合正负极上发生的反应来分析解答，题目难度不大．