Question

【題目】燃料電池具有廣闊的發展前途，科學家近年研制出一種微型的燃料電池，采用甲醇取代氫氣做燃料可以簡化電池設計，該電池有望取代傳統電池。某學生在實驗室利用堿性甲醇燃料電池電解Na2SO4溶液。

請根據圖示回答下列問題：

（1）圖中a電極是______（填“正極”、“負極”、“陰極”或“陽極”）。該電極上發生的電極反應式為_________________________________________。

（2）堿性條件下，通入甲醇的一極發生的電極反應式為____________________________。

（3）當消耗3.36 L氧氣時（已折合為標準狀況），理論上電解Na2SO4溶液生成氣體的總物質的量是__。

（4）25℃、101kPa時，燃燒16g甲醇生成CO2和H2O(l)，放出的熱量為363.26kJ，寫出甲醇燃燒的熱化學方程式：_________________________________________。

Answer 1

【答案】陽極 4OH--4 e-=O2↑+2H2O CH3OH－6e-+8OH-=CO32-+ 6H2O 0.45 CH3OH(l)+ O2(g ) =CO2(g )+ 2H2O(l) △H=–726.52 kJ/mol

【解析】

（1）根據圖示，燃料電池中，甲醇發生氧化反應，通入燃料甲醇的電極是負極，通入氧氣的電極是正極，則和燃料電池負極相連的b極是陰極，和燃料電池正極相連的a極是陽極，石墨為惰性電極，電解硫酸鈉溶液，根據放電順序，在陽極上是氫氧根離子發生失電子的氧化反應，該電極上發生的電極反應式為：4OH--4e-=O2↑+2H2O。

（2）燃料電池的負極上是燃料甲醇發生失電子的氧化反應，在堿性條件下，CH3OH發生氧化反應生成CO32-，則電極反應式為：CH3OH-6e－+8OH-=CO32-+6H2O。

（3）氧氣在燃料電池的正極上通入，當消耗標準狀況下3.36LO2時，電路中轉移電子物質的量為×4=0.6mol，電解Na2SO4溶液的實質是電解水，根據電解方程式：2H2O2H2↑+O2↑~4e-，生成氣體的物質的量是0.6mol×=0.45mol。

（4）在25℃、101kPa下，16g甲醇燃燒生成CO2和液態水時放熱363.26kJ，16g甲醇物質的量為16g÷32g/mol=0.5mol，則1mol甲醇燃燒生成液態水和二氧化碳氣體放熱363.26kJ×2=726.52kJ，因此表示甲醇燃燒的熱化學方程式為：CH3OH（l）+O2（g）=CO2（g）+2H2O（l） △H＝-726.52kJ/mol。