Question

【題目】(1)氫氧燃料電池是符合綠色化學(xué)理念的新型發(fā)電裝置。下圖為電池示意圖，該電池電極表面鍍一層細(xì)小的鉑粉，鉑吸附氣體的能力強(qiáng)，性質(zhì)穩(wěn)定。其正極反應(yīng)方程式為____________，若將負(fù)極材料改為CH4，寫出其負(fù)極反應(yīng)方程式___________。

(2)NH3代替氫氣研發(fā)燃料電池是當(dāng)前科研的一個(gè)熱點(diǎn)。使用的電解質(zhì)溶液是2 mol·L-1的KOH溶液，電池總反應(yīng)為：4NH3+3O2＝2N2+6H2O。該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為__________；每消耗3.4g NH3轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為_________。

Answer 1

【答案】O2 + 2H2O + 4e- = 4OH- CH4 + 10OH- - 8e- =+ 7H2O 2NH3 + 6OH- -6e- =N2 + 6H2O 0.6NA

【解析】

在原電池中，負(fù)極上失電子，燃料發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上得電子，氧氣發(fā)生還原反應(yīng)。

(1)氫氧燃料電池正極上氧氣得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，電解質(zhì)是堿，則生成OH-，反應(yīng)式為：O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-，若將負(fù)極材料改為CH4，在堿性條件下應(yīng)該生成，總反應(yīng)式為：CH4 +2O2+2OH- =+3H2O，正極反應(yīng)為：2O2 + 4H2O + 8e- = 8OH-，兩式相減得負(fù)極反應(yīng)方程式為：CH4 + 10OH- - 8e- =+ 7H2O；

(2) NH3代替氫氣，電解質(zhì)溶液是KOH溶液沒有變，則正極反應(yīng)式也沒有變化，電池總反應(yīng)為：4NH3+3O2＝2N2+6H2O，正極反應(yīng)為：3O2 + 6H2O + 12e- = 12OH-，兩式相減得負(fù)極反應(yīng)方程式為：4NH3 + 12OH- -12e- =2N2 + 12H2O，即為2NH3 + 6OH- -6e- =N2 + 6H2O；3.4g NH3物質(zhì)的量為:，根據(jù)負(fù)極反應(yīng)可知，2mol NH3轉(zhuǎn)移6mol電子，則3.4g NH3轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為0.6 mol，即0.6NA。