Question

18．中國科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所在甲醇燃料電池技術(shù)方面獲得新突破，組裝出了自呼吸電池及主動(dòng)式電池．甲醇燃料電池的工作原理如圖所示． 
（1）b處通入的是CH₃OH，c處通入的是O₂．該電池的電極反應(yīng)式：
負(fù)極發(fā)生是2CH₃OH+2H₂O-12e^-=2CO₂↑+12H⁺，正極的電極反應(yīng)式為：?3O₂+12H⁺+12e^-=6H₂O．
（2）向外電路釋放電子的電極是A電極．（填A(yù)或B）
（3）工作一段時(shí)間后，當(dāng)6.4g甲醇完全反應(yīng)生成CO₂時(shí)，有?1.2N_A個(gè)電子轉(zhuǎn)移．
（4）比起直接燃燒燃料產(chǎn)生電力，使用燃料電池有許多優(yōu)點(diǎn)，其中主要有兩點(diǎn)：首先是燃料電池能量轉(zhuǎn)化效率高，其次是產(chǎn)物對(duì)環(huán)境無污染．

Answer 1

分析 （1）甲醇燃料電池中負(fù)極上甲醇失電子和水反應(yīng)生成二氧化碳、氫離子，正極上氧氣得電子和氫離子反應(yīng)生成水；
（2）原電池放電時(shí)，電解質(zhì)溶液中陽離子向正極移動(dòng)、陰離子向負(fù)極移動(dòng)，電子從負(fù)極沿導(dǎo)線流向正極；
（3）根據(jù)電極反應(yīng)以及電子守恒來計(jì)算轉(zhuǎn)移電子的量；
（4）燃料電池?zé)o污染．

解答 解：（1）在甲醇燃料電池中，燃料甲醇作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為2CH₃OH+2H₂O-12e^-=2CO₂↑+12H⁺；氧氣作正極，反應(yīng)：3O₂+12H⁺+12e^--=6H₂O，電解質(zhì)中的陽離子移向正極，所以c口通入的物質(zhì)為氧氣，b口通入的物質(zhì)為甲醇，故答案為：CH₃OH；O₂；2CH₃OH+2H₂O-12e^-=2CO₂↑+12H⁺；3O₂+12H⁺+12e^-=6H₂O；
（2）在電池中，負(fù)極釋放電子傳到正極上，故H⁺向正極移動(dòng)，釋放電子的電極是負(fù)極A，故答案為：A；
（3）當(dāng)6.4g即0.2mol甲醇完全反應(yīng)生成CO₂時(shí)，根據(jù)總反應(yīng)：2CH₃OH+3O₂=2CO₂+4H₂O，消耗氧氣0.3mol，轉(zhuǎn)移電子1.2mol，即個(gè)數(shù)為1.2N_A，故答案為：1.2；
（4）甲醇反應(yīng)產(chǎn)物為CO₂和H₂O，對(duì)環(huán)境無污染，故答案為：產(chǎn)物對(duì)環(huán)境無污染．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了燃料電池，根據(jù)正負(fù)極上發(fā)生的反應(yīng)、電子移動(dòng)方向、離子移動(dòng)方向等知識(shí)點(diǎn)來分析解答，難點(diǎn)是電極反應(yīng)式的書寫，要結(jié)合電解質(zhì)溶液酸堿性書寫，為易錯(cuò)點(diǎn)．