Question

（8分）被譽(yù)為改變未來世界的十大新科技之一的燃料電池具有無污染、無噪音、高效率的特點(diǎn)．下圖為氫氧燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖，

電解質(zhì)溶液為KOH溶液，電極材料為疏松多孔石墨棒．當(dāng)氧氣和氫氣分別連續(xù)不斷地從正、負(fù)兩極通入燃料電池時(shí)，便可在閉合回路中不斷地產(chǎn)生電流．試回答下列問題：
（1） 寫出氫氧燃料電池工作時(shí)正極電極反應(yīng)方程式： ___________                            。
（2）如果該氫氧燃料電池每轉(zhuǎn)移0.1mol電子，消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下___________L氧氣。  
（3） 若將此燃料電池改進(jìn)為直接以甲烷和氧氣為原料進(jìn)行工作時(shí)，負(fù)極反應(yīng)式為___________________。 電池總離子反應(yīng)方程式為_______________________________。

Answer 1

（1）2H₂O＋O₂＋4e^－=4OH^－； （2）0.56L；
（3）CH₄＋10OH^－－8e^－=CO₃^2-＋7H₂O； CH₄＋2O₂＋2OH^－=CO₃^2-＋3H₂O

試題分析：（1）在氫氧燃料電池中，通入氫氣的電極是負(fù)極，通入氧氣的電極是正極，工作時(shí)正極電極反應(yīng)方程式：2H₂O＋O₂＋4e^－=4OH^－；（2）在整個(gè)閉合回路中電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相等。由于每mol的氧氣反應(yīng)時(shí)得到電子4mol.n(e-)=0.1mol。所以n(O₂)=0.025mol.在標(biāo)準(zhǔn)狀況下其體積為0.025mol.× 22.4L/mol= 0.56L；（3） 若將此燃料電池改進(jìn)為直接以甲烷和氧氣為原料進(jìn)行工作時(shí)，則通入甲烷的電極為負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)式為CH₄＋10OH^－－8e^－=CO₃^2-＋7H₂O；正極的電極反應(yīng)式是：2H₂O＋O₂＋4e^－=4OH^－電池總離子反應(yīng)方程式為CH₄＋2O₂＋2OH^－=CO₃^2-＋3H₂O。