Question

【題目】燃料電池是一種具有應(yīng)用前景的綠色電源。下圖為燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖，電解質(zhì)溶液為NaOH溶液，電極材料為疏松多孔的石墨棒。請(qǐng)回答下列問題:

(1)若該燃料電池為氫氧燃料電池。

①a極通入的物質(zhì)為_____(填物質(zhì)名稱)，電解質(zhì)溶液中的OH—移向______極(填”負(fù)”或“正”)。

②寫出此氫氧燃料電池工作時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)式：______________。

(2)若該燃料電池為甲烷燃料電池。已知電池的總反應(yīng)為CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O

①下列有關(guān)說法正確的是___________(填字母代號(hào))。

A.燃料電池將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能

B.負(fù)極的電極反應(yīng)式為CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O

C.正極的電極反應(yīng)式為O2+4H++4e-=2H2O

D.通入甲烷的電極發(fā)生還原反應(yīng)

②當(dāng)消耗甲烷33.6L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)時(shí)，假設(shè)電池的能量轉(zhuǎn)化效率為80％，則導(dǎo)線中轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為______mol.

Answer 1

【答案】氫氣 負(fù) H2 + 2OH-– 2e- = 2H2O B 9.6

【解析】

(1)

①燃料電池中，負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，通入燃料氫氣的電極是負(fù)極，據(jù)圖示可知a電極是負(fù)極，故a極通入的物質(zhì)為氫氣；原電池中陰離子移向負(fù)極故OH-移向負(fù)極；

②電解質(zhì)溶液為NaOH溶液，為堿性環(huán)境，故此氫氧燃料電池工作時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)式：H2 – 2e- + 2OH- = 2H2O；

(2)

①A.燃料電池為原電池原理，應(yīng)為將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽��?/span>A錯(cuò)誤；

B.電解質(zhì)溶液為NaOH溶液，為堿性環(huán)境，故負(fù)極的電極反應(yīng)式為CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O，B正確；

C.堿性環(huán)境中正極的電極反應(yīng)式應(yīng)為：為O2+2H2O +4e-=4OH-，C錯(cuò)誤；

D.通入甲烷的電極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，故D錯(cuò)誤；

故答案為：B。

②據(jù)電池的總反應(yīng)CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O可知：消耗甲烷22.4L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)時(shí)，假設(shè)電池的能量轉(zhuǎn)化效率為100％，則導(dǎo)線中轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為8mol，則當(dāng)消耗甲烷33.6L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)時(shí)，假設(shè)電池的能量轉(zhuǎn)化效率為100％，則導(dǎo)線中轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量12mol，故電池的能量轉(zhuǎn)化效率為80％時(shí)，導(dǎo)線中轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為12×0.8 = 9.6mol。