Question

（Ⅰ）甲醇燃料電池（DNFC）被認為是21世紀電動汽車最佳候選動力源。
（1）25℃、101 kPa時，1 mol CH₃OH完全燃燒生成穩定的氧化物放出熱量726.51 kJ/mol，則甲醇燃燒的熱化學方程式為:　　　　                                    　 。
（2）甲醇燃料電池的結構示意圖如下。甲醇進入      極（填“正”或“負”），寫出該極的電極反應式                       。

（Ⅱ）鉛蓄電池是典型的可充型電池，它的正負極隔板是惰性材料，電池總反應式為：Pb＋PbO₂＋4H^＋＋2SO₄^2－2PbSO₄＋2H₂O，請回答下列問題（不考慮氫、氧的氧化還原）：
（1）放電時：正極的電極反應式是                      電解液中H₂SO₄的濃度將變　　　 ；
（2）在完全放電耗盡PbO₂和Pb時，若按右圖連接，電解一段時間后，則在A電極上生成　　　　B電極上生成　　　     　。

 

Answer 1

（Ⅰ）（1）CH₃OH(l) + 3/2 O₂(g)= CO₂(g) + 2H₂O(l)  △H ="-726.51" kJ/mol 
（2）負   CH₃OH + H₂O -6 e^－= CO₂+ 6 H^＋
（Ⅱ）（1）PbO₂＋2e^－＋4H^＋＋SO₄^2－＝PbSO₄＋2H₂O 小 （2）Pb  PbO₂

試題分析：（Ⅰ）（1）1molCH₃OH完全燃燒生成穩定的氧化物為氣態二氧化碳和液態水，放出熱量726.51kJ/mol，以此書寫熱化學方程式；（2）甲醇燃料電池中，甲醇為負極，電解質為酸，甲醇失去電子生成二氧化碳；（Ⅱ）（1）電池總反應式為：Pb+PbO₂+4H⁺+2SO^2-₄2PbSO₄+2H₂O，寫出電極反應為：負極電解反應：Pb-2e^-+SO₄^2-=PbSO₄ ，正極電極反應：PbO₂+2e^-+4H⁺+SO₄^2-=PbSO₄+2H₂O，放電時：正極的電極反應式是PbO₂+2e^-+4H⁺+2SO₄^2-=PbSO₄+2H₂O；電解液中H₂SO₄的濃度將減少；當外電路通過1mol電子時，依據電子守恒計算理論上負極板的質量增加；（2）在完全放電耗盡PbO₂和Pb時，電極上是析出的PbSO₄，若按題右圖連接B為陽極應是失去電子發生氧化反應，A為陰極是得到電子發生還原反應，實質是電解反應，B電極上發生反應為：PbSO₄+2H₂O-2e^-=PbO₂+4H⁺+2SO₄^2-，A電極發生反應為：PbSO₄=Pb-2e^-+SO₄^2-，所以A電極上生成Pb；B極生成PbO₂，此時鉛蓄電池的正負極的極性將對換。