Question

14．一种酸性“二甲醚（CH₃OCH₃）直接燃料电池”具有启动快、能量密度高、效率好等优点，以此二甲醚燃料电池为电源进行电解的实验装置如图所示．下列说法正确的是（　　）

• A． 多孔碳c能增大气固接触面积，提高反应速率，该电极为负极
• B． 燃料电池工作时，电极d上发生的反应为：CH₃OCH₃+12e^-+3H₂O═2CO₂+12H⁺
• C． 二甲醚直接燃料电池能量密度（ kW•h•kg^-1）约为甲醇CH₃OH）直接燃料电池能量密度的1.4倍
• D． a极是纯铜，b极是粗铜时，a极上有铜析出，b极逐渐溶解，两极质量变化相同

Answer 1

分析 A．采用多孔导电材料，可以提高电极反应物质在电极表面的吸附量，并使它们与电解质溶液充分接触，而该极是氧气放电，所以是正极；
B．电极d是负极发生氧化反应，电极反应式为CH₃OCH₃-12e^-+3H₂O═2CO₂+12H⁺；
C．二甲醚提供1mol电子所需质量为$\frac{46}{12}$g，而甲醇（CH₃OH燃烧生成二氧化碳，化合价升高6价）提供1mol电子所需质量为$\frac{30}{6}$g，依据能量密度=电池输出电能/燃料质量计算；
D．a与原电池的正极相连为电解池的阳极，铜失电子发生氧化反应，b与原电池的负极相连为电解池的阴极，铜离子得电子发生还原反应．

解答 解：A．采用多孔导电材料，可以提高电极反应物质在电极表面的吸附量，并使它们与电解质溶液充分接触，而该极是氧气放电，所以是正极，而不是负极，故A错误；
B．电极d是负极发生氧化反应，电极反应式为：CH₃OCH₃-12e^-+3H₂O═2CO₂+12H⁺，故B错误；
C．二甲醚提供1mol电子所需质量为$\frac{46}{12}$g，而甲醇（CH₃OH燃烧生成二氧化碳，化合价升高6价）提供1mol电子所需质量为$\frac{30}{6}$g，所以二甲醚直接燃料电池能量密度（ kW•h•kg^-1）约为甲醇（CH₃OH）直接燃料电池能量密度为$\frac{30}{6}$：$\frac{46}{12}$，约为1.4倍，故C正确；
D．a与原电池的正极相连为电解池的阳极，铜失电子发生氧化反应，则纯铜溶解，b与原电池的负极相连为电解池的阴极，铜离子在粗铜上得电子发生还原反应产生铜，两极质量变化相同，故D错误；
故选C．

点评 本题考查了燃料电池和电解池的工作原理，明确正负极、阴阳极上发生的反应是解本题关键，难点是电极反应式的书写，要结合电解质溶液的酸碱性书写，注意能量密度=电池输出电能/燃料质量，题目难度不大．