Question

13．科學(xué)家預(yù)言，燃料電池將是21世紀(jì)獲得電力的重要途徑．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，其中主要有兩點：首先是燃料電池的能量轉(zhuǎn)化效率高，其次是污染少．
Ⅰ．氫氧燃料電池是將H₂通入負(fù)極，O₂通入正極而發(fā)生電池反應(yīng)的，其能量轉(zhuǎn)換率高．
（1）若電解質(zhì)溶液為KOH，負(fù)極反應(yīng)為H₂+2OH^--2e^-=2H₂O；
（2）若電解質(zhì)溶液為硫酸，其正極反應(yīng)為O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O
Ⅱ．美國已計劃將甲醇燃料電池用于軍事．一種甲醇燃料電池是采用鉑或碳化鎢作為電極催化劑，在稀硫酸電解質(zhì)中直接加入純化后的甲醇，同時向一個電極通入空氣．
（1）這種電池放電時發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式是2CH₃OH+3O₂═2CO₂+4H₂O．
（2）此電池的負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)式是CH₄O+H₂O-6e^-=CO₂+6H⁺．
（3）電解液中的H⁺向正極移動，向外電路釋放電子的電極是負(fù)極（填電極名稱）．

Answer 1

分析 燃料電池把化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能，對環(huán)境影響很�。�
Ⅰ、若電解質(zhì)溶液為KOH溶液時，負(fù)極上氫氣失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成水，正極上氧氣得電子和水生成氫氧根離子；
（2）酸性條件下，正極上氧氣得電子和氫離子反應(yīng)生成水，負(fù)極上氫氣失電子生成氫離子；
Ⅱ、（1）（2）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，在得失電子相等的條件下正負(fù)極電極反應(yīng)式相加即得電池反應(yīng)式；
（3）原電池放電時，電解質(zhì)溶液中陽離子向正極移動、陰離子向負(fù)極移動，電子從負(fù)極沿導(dǎo)線流向正極．

解答 解：燃料電池把化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能，對環(huán)境影響很小，燃料直接燃燒會對環(huán)境造成污染．故答案為：污染少；
Ⅰ、（1）若電解質(zhì)溶液為KOH溶液時，正極上氧氣得電子和水生成氫氧根離子，電極反應(yīng)式為O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，負(fù)極上氫氣失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成水，電極反應(yīng)式為H₂+2OH^--2e^-=2H₂O，故答案為：H₂+2OH^--2e^-=2H₂O；
（2）酸性條件下，正極上氧氣得電子和氫離子反應(yīng)生成水，電極反應(yīng)式為O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O，負(fù)極上氫氣失電子生成氫離子，電極反應(yīng)式為H₂-2e^-=2H⁺，
故答案為：O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O；
Ⅱ、（1）甲醇燃料電池實質(zhì)就是利用CH₃OH燃料在氧氣中反應(yīng)來提供電能，CH₃OH作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為2CH₃OH+2H₂O-12e^-=2CO₂↑+12H⁺；氧氣在正極反應(yīng)：3O₂+12H⁺+12e^--=6H₂O，兩反應(yīng)相加得總反應(yīng)式，所以電池反應(yīng)式為2CH₃OH+3O₂═2CO₂+4H₂O，故答案為：2CH₃OH+3O₂═2CO₂+4H₂O；
（2）負(fù)極電極反應(yīng)為2CH₃OH+2H₂O-12e^-=2CO₂↑+12H⁺，正極反應(yīng)為：3O₂+12H⁺+12e^-=6H₂O，故答案為：3O₂+12H⁺+12e^-=6H₂O；2CH₃OH+2H₂O-12e^-=2CO₂↑+12H⁺；
（3）在電池中，負(fù)極釋放電子傳到正極上，故H⁺向正極移動，釋放電子的電極是負(fù)極，故答案為：正；負(fù)極．

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