Question

甲醇（CH₃OH ）-空气燃料电池（DMFC）是一种高效能、轻污染电动汽车的车载电池，该燃料电池的电池反应式为：CH₃OH+

3

2

O₂=CO₂+2H₂O．其工作原理示意图如图甲：

请回答下列问题：
（1）写出甲图中b、c两个入口通入的物质：b

 

c

 

．
（2）负极的电极反应式为

 

．
（3）用该原电池电解AgNO₃溶液（如图乙），若Fe电极增重5.4g，则：
①阴极材料为

 

，阳极电极反应式为

 

．
②燃料电池在理论上消耗的氧气的体积为

 

mL（标准状况）
③若要使AgNO₃溶液恢复到电解前状态，则应加入

 

 g

 

．（填物质的化学式）

Answer 1

考点：化学电源新型电池,电解原理

专题：电化学专题

分析：（1）根据质子移动方向知，右边电极为正极、左边电极为负极，燃料电池中，通入燃料的电极为负极、通入氧化剂的电极为正极；
（2）电解质溶液为酸性，则负极上甲醇失电子和水反应生成二氧化碳和氢离子；
（3）①Fe电极质量增加，说明Fe为阴极、石墨作阳极，阳极上氢氧根离子放电；
②根据转移电子相等计算消耗氧气体积；
③根据析出什么加入什么原子加入物质．

解答： 解：（1）根据质子移动方向知，右边电极为正极、左边电极为负极，燃料电池中，通入燃料的电极为负极、通入氧化剂的电极为正极，所以b、c通入的物质分别是CH₃OH、O₂，故答案为：CH₃OH；O₂；
（2）电解质溶液为酸性，则负极上甲醇失电子和水反应生成二氧化碳和氢离子，电极反应式为CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂↑+6H⁺，故答案为：CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂↑+6H⁺；
（3）①Fe电极质量增加，说明Fe为阴极、石墨作阳极，阳极上氢氧根离子放电，电极反应式为，故答案为：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，故答案为：Fe（铁）；4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；      
②Fe电极电极反应式为Ag+e^-=Ag，增重5.4g时转移电子的物质的量=

5.4g

108g/mol

×1=0.05mol，串联电路中转移电子相等，燃料电池中正极反应式为O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，根据O₂～4e^-得消耗氧气体积

0.05mol

4

×22.4L/mol=280mL，故答案为：280；
③电解时，阳极上生成氧气质量=

0.05mol

4

×32g/mol=0.4g，阴极上析出Ag的质量为5.4g，所以电解质溶液减少质量为5.8g，实际上电解质溶液减少的质量相当于 Ag₂O质量，根据析出什么加入什么原则知，加入5.8g Ag₂O即可，故答案为：5.8；Ag₂O．

点评：本题考查了原电池和电解池原理，正确判断甲中正负极、乙中阴阳极是解本题关键，会正确书写电极反应式，知道串联电路中转移电子相等，题目难度不大．