Question

11．中国科学院长春应用化学研究所在甲醇燃料电池技术方面获得新突破，组装出了自呼吸电池及主动式电堆．甲醇燃料电池的工作原理如图所示．
（1）该电池工作时，b口通入的物质为CH₃OH，c口通入的物质为O₂．
（2）该电池负极的电极反应式为CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂+6H⁺．
（3）工作一段时间后，当6.4g甲醇完全反应生成CO₂时，有1.2N_A个电子转移．

Answer 1

分析 （1）根据装置可以知道d出生成大量的水，所以e口是通入的氧气，故b口通入的是CH₃OH；
（2）乙醇发生氧化反应，在负极放电，总反应式为2CH₃OH+3O₂=2CO₂+4H₂O，正极电极反应为：3O₂+12e^-+12H⁺=6H₂O，两式相减可得负极的电极反应式，注意电子相等；
（3）根据n=$\frac{m}{M}$计算甲醇的物质的量，根据反应2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g），当消耗甲醇2mol时，转移电子为12mol，据此计算注意电子数目．

解答 解：（1）根据装置可以知道d出生成大量的水，所以e口是通入的氧气，故b口通入的是CH₃OH，故答案为：CH₃OH；O₂；
（2）乙醇发生氧化反应，在负极放电，总反应式为2CH₃OH+3O₂=2CO₂+4H₂O，正极电极反应为：3O₂+12e^-+12H⁺=6H₂O，两式相减可得负极的电极反应式为2CH₃OH-12e^-+2H₂O=2CO₂+12H⁺，即CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺．
故答案为：CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺；
（3）甲醇的物质的量为$\frac{6.4g}{32g/mol}$=0.2mol，根据反应2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g），当消耗甲醇2mol时，转移电子为12mol，所以当6.4g甲醇完全反应生成CO₂时，转移电子是$\frac{0.2mol}{2mol}$×12mol=1.2mol，转移电子数目是1.2N_A，故答案为：1.2．

点评 题考查原电池原理的应用等，难度不大，电极反应式的书写是易错点、难点，注意利用总反应式减去正极反应式可得负极电极反应式．