题目内容

5.科学家预言,燃料电池将是21世纪获得电能的重要途径.
(1)氢氧燃料电池是将H2通入负极,O2通入正极而发生电池反应的,其能量转换率高.
①若电解质溶液为KOH,其负极反应为H2+2OH--2e-=2H2O,电池总反应为2H2+O2=2H2O.
②若电解质溶液为硫酸,其正极反应为O2+4H++4e-=2H2O,负极反应为H2-2e-=2H+;
(2)近几年开发的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图:
请回答下列问题:
①Pt(a)电极是负 极,电极反应式为CH3OH+H2O-6e-═CO2+6H+;
②Pt(b)电极发生还原反应(填“氧化”或“还原”).
③该电池的总反应方程式为2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O.
④如果该电池工作时电路中通过3mol电子,则消耗掉的CH3OH有0.5mol.

分析 (1)①若电解质溶液为KOH溶液时,负极上氢气失电子和氢氧根离子反应生成水,正极上氧气得电子和水生成氢氧根离子,总反应为燃烧反应;
②酸性条件下,正极上氧气得电子和氢离子反应生成水,负极上氢气失电子生成氢离子;
(2)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;
②通入氧化剂的电极为正极,正极上得电子发生还原反应;
③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;
④根据甲醇和转移电子之间的关系式计算.

解答 解:(1)①若电解质溶液为KOH溶液时,正极上氧气得电子和水生成氢氧根离子,电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-,负极上氢气失电子和氢氧根离子反应生成水,电极反应式为H2+2OH--2e-=2H2O,总反应为:2H2+O2=2H2O,故答案为:H2+2OH--2e-=2H2O;2H2+O2=2H2O;
②酸性条件下,正极上氧气得电子和氢离子反应生成水,电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O,负极上氢气失电子生成氢离子,电极反应式为H2-2e-=2H+,
故答案为:O2+4H++4e-=2H2O;H2-2e-=2H+;
(2)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+,故答案为:负;CH3OH+H2O-6e-═CO2+6H+;
②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:还原;
③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;
④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3mol电子,则消耗的CH3OH有0.5mol,故答案为:0.5.

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.

练习册系列答案
相关题目

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网