Question

【題目】被譽為改變未來世界十大新科技之一的燃料電池具有無污染、無噪音、高效率的特點．如下圖為氫氧燃料電池的結構示意圖，電解質溶液為KOH溶液，電極材料為疏松多孔石墨棒．當氧氣和氫氣分別連續不斷地從正、負兩極通入燃料電池時，便可在閉合回路中不斷地產生電流．試回答下列問題：
（1）通入氫氣的一極為極．
（2）寫出氫氧燃料電池工作時正極電極反應方程式： ．
（3）該氫氧燃料電池每轉移0.3mol電子，消耗標準狀態下L氧氣．
（4）若將此燃料電池改進為直接以甲醇（CH3OH）和氧氣為原料進行工作時，負極反應式為 ．

Answer 1

【答案】
（1）負極
（2）O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣
（3）1.68
（4）CH3OH+8OH﹣﹣6e﹣=CO32﹣+6H2O
【解析】解：（1）氫氧燃料電池中，通入燃料的電極是負極，即氫氣進入的電極是負極，所以答案是：負極；（2）氫氧燃料電池中，電解質溶液為堿，則正極上氧氣得電子和水生成氫氧根離子，則其電極反應式為：O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣ ， 所以答案是：O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣；（3）根據電極反應O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣可知轉移4mol電子時，消耗氧氣1mol，則每轉移0.3mol電子消耗的氧氣為： ×0.3mol=0.075mol，則V（O 2）=nVm=0.075mol×22.4L/mol=1.68L，所以答案是：1.68；（4）燃料電池中，負極上燃料失電子發生氧化反應，堿性條件下，甲醇在負極燃燒生成的二氧化碳再與氫氧根離子結合生成碳酸根離子，其電極反應式為：CH3OH+8OH﹣﹣6e﹣=CO32﹣+6H2O，所以答案是：CH3OH+8OH﹣﹣6e﹣=CO32﹣+6H2O．