Question

甲醇（CH₃OH ）-空氣燃料電池（DMFC）是一種高效能、輕污染電動汽車的車載電池，該燃料電池的電池反應(yīng)式為：CH₃OH+

3

2

O₂=CO₂+2H₂O．其工作原理示意圖如圖甲：

請回答下列問題：
（1）寫出甲圖中b、c兩個入口通入的物質(zhì)：b

 

c

 

．
（2）負(fù)極的電極反應(yīng)式為

 

．
（3）用該原電池電解AgNO₃溶液（如圖乙），若Fe電極增重5.4g，則：
①陰極材料為

 

，陽極電極反應(yīng)式為

 

．
②燃料電池在理論上消耗的氧氣的體積為

 

mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況）
③若要使AgNO₃溶液恢復(fù)到電解前狀態(tài)，則應(yīng)加入

 

 g

 

．（填物質(zhì)的化學(xué)式）

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)電源新型電池,電解原理

專題：電化學(xué)專題

分析：（1）根據(jù)質(zhì)子移動方向知，右邊電極為正極、左邊電極為負(fù)極，燃料電池中，通入燃料的電極為負(fù)極、通入氧化劑的電極為正極；
（2）電解質(zhì)溶液為酸性，則負(fù)極上甲醇失電子和水反應(yīng)生成二氧化碳和氫離子；
（3）①Fe電極質(zhì)量增加，說明Fe為陰極、石墨作陽極，陽極上氫氧根離子放電；
②根據(jù)轉(zhuǎn)移電子相等計算消耗氧氣體積；
③根據(jù)析出什么加入什么原子加入物質(zhì)．

解答： 解：（1）根據(jù)質(zhì)子移動方向知，右邊電極為正極、左邊電極為負(fù)極，燃料電池中，通入燃料的電極為負(fù)極、通入氧化劑的電極為正極，所以b、c通入的物質(zhì)分別是CH₃OH、O₂，故答案為：CH₃OH；O₂；
（2）電解質(zhì)溶液為酸性，則負(fù)極上甲醇失電子和水反應(yīng)生成二氧化碳和氫離子，電極反應(yīng)式為CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂↑+6H⁺，故答案為：CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂↑+6H⁺；
（3）①Fe電極質(zhì)量增加，說明Fe為陰極、石墨作陽極，陽極上氫氧根離子放電，電極反應(yīng)式為，故答案為：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，故答案為：Fe（鐵）；4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；      
②Fe電極電極反應(yīng)式為Ag+e^-=Ag，增重5.4g時轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=

5.4g

108g/mol

×1=0.05mol，串聯(lián)電路中轉(zhuǎn)移電子相等，燃料電池中正極反應(yīng)式為O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，根據(jù)O₂～4e^-得消耗氧氣體積

0.05mol

4

×22.4L/mol=280mL，故答案為：280；
③電解時，陽極上生成氧氣質(zhì)量=

0.05mol

4

×32g/mol=0.4g，陰極上析出Ag的質(zhì)量為5.4g，所以電解質(zhì)溶液減少質(zhì)量為5.8g，實(shí)際上電解質(zhì)溶液減少的質(zhì)量相當(dāng)于 Ag₂O質(zhì)量，根據(jù)析出什么加入什么原則知，加入5.8g Ag₂O即可，故答案為：5.8；Ag₂O．

點(diǎn)評：本題考查了原電池和電解池原理，正確判斷甲中正負(fù)極、乙中陰陽極是解本題關(guān)鍵，會正確書寫電極反應(yīng)式，知道串聯(lián)電路中轉(zhuǎn)移電子相等，題目難度不大．