Question

14．科學(xué)家預(yù)言，燃料電池將是21世紀(jì)獲得電能的重要途徑，近幾年開(kāi)發(fā)甲醇燃料電池是采用鉑作電極催化劑，電池中的質(zhì)子交換膜只允許質(zhì)子和水分子通過(guò)，其工作原理的示意圖如下：
（1）Pt（a）電極是電池的負(fù)極，電極反應(yīng)式為CH₃OH+H₂O-6e^-═CO₂+6H⁺；Pt（b）電極發(fā)生還原反應(yīng)（填“氧化”或“還原”），電極反應(yīng)式為O₂+4H⁺+4e^-═2H₂O．
（2）電池的總反應(yīng)方程式為2CH₃OH+3O₂=2CO₂+4H₂O．
（3）如果該電池工作時(shí)電路中通過(guò)2mol電子，則消耗的CH₃OH有$\frac{1}{3}$mol．

Answer 1

分析 （1）該原電池中質(zhì)子交換膜只允許質(zhì)子和水分子通過(guò)，說(shuō)明電解質(zhì)溶液為酸性溶液，燃料電池中，通入燃料的電極為負(fù)極，負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，通入氧化劑的電極為正極，正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)；
（2）原電池反應(yīng)的實(shí)質(zhì)為氧化還原反應(yīng)，甲醇被氧化生成二氧化碳和水；
（3）根據(jù)甲醇和轉(zhuǎn)移電子之間的關(guān)系式計(jì)算．

解答 解：（1）該原電池中質(zhì)子交換膜只允許質(zhì)子和水分子通過(guò)，說(shuō)明電解質(zhì)溶液為酸性溶液，燃料電池中，通入燃料的電極為負(fù)極，負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電解方程式為CH₃OH+H₂O-6e^-═CO₂+6H⁺，通入氧化劑的電極為正極，正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極方程式為O₂+4H⁺+4e^-═2H₂O，
故答案為：負(fù)；CH₃OH+H₂O-6e^-═CO₂+6H⁺；還原；O₂+4H⁺+4e^-═2H₂O；
（2）原電池反應(yīng)的實(shí)質(zhì)為氧化還原反應(yīng)，甲醇被氧化生成二氧化碳和水，電池總反應(yīng)為2CH₃OH+3O₂=2CO₂+4H₂O，
故答案為：2CH₃OH+3O₂=2CO₂+4H₂O；
（3）由電極方程式CH₃OH+H₂O-6e^-═CO₂+6H⁺可知，如果該電池工作時(shí)電路中通過(guò)2mol電子，則消耗的CH₃OH有$\frac{1}{3}$mol．
故答案為：$\frac{1}{3}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了燃料電池，根據(jù)離子交換膜通過(guò)的微粒確定電解質(zhì)溶液的酸堿性，再結(jié)合正負(fù)極上發(fā)生的反應(yīng)來(lái)分析解答，題目難度不大．