Question

【題目】I.被譽(yù)為改變未來(lái)世界的十大新科技之一的燃料電池。如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(wèn)題：

（1）燃料電池的優(yōu)點(diǎn)是___________；電解質(zhì)溶液中的OH—移向______極(填“負(fù)”或“正”)。

（2）寫(xiě)出此氫氧燃料電池工作時(shí)，負(fù)極反應(yīng)式：_______________________________；正極反應(yīng)式：____________________________。

（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：_______________________________。

II.將鋅片和銀片浸入稀硫酸中組成原電池，若該電池中兩電極的總質(zhì)量為80g，工作一段時(shí)間后，取出鋅片和銀片洗凈干燥后稱(chēng)重，總質(zhì)量為41g，計(jì)算：

（4）通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)的電子數(shù)為__________（用NA表示）。

Answer 1

【答案】能量利用率高，綠色無(wú)污染 負(fù) 2H2—4e－＋4OH－=4H2O 2H2O＋O2＋4e－=4OH－ CH4＋10OH－－8e－=CO32－＋7H2O 1.2NA

【解析】

（1）因?yàn)槭茄鯕夂蜌錃獾娜剂想姵�，產(chǎn)物是水，并且氧氣和氫氣的燃燒放出的熱量高，所以燃料電池的優(yōu)點(diǎn)是能量利用率高，綠色無(wú)污染；根據(jù)原電池工作原理，在電解質(zhì)溶液中，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，氧離子向正極移動(dòng)，故電解質(zhì)溶液中的OH—向負(fù)極移動(dòng)，故答案為：能量利用率高，綠色無(wú)污染；負(fù)。

（2）氫氧燃料電池以KOH溶液為電解質(zhì)溶液時(shí)，負(fù)極上發(fā)生的電極反應(yīng)是氫氣失電子和氫氧根離子生成水，發(fā)生氧化反應(yīng)，所以電極反應(yīng)式為2H2-4e-+4OH=4H2O；正極上發(fā)生的電極反應(yīng)是氧氣得電子和水生成氫氧根，發(fā)生還原反應(yīng)，所以電極反應(yīng)式為：O2+2H2O+4e-=4OH-，負(fù)極中故答案為：2H2-4e-+4OH-=4H2O；O2+2H2O+4e-=4OH-。

（3）甲烷燃料電池以KOH溶液為電解質(zhì)溶液時(shí)，負(fù)極上是甲烷失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成碳酸根離子和水的氧化反應(yīng)，所以電極反應(yīng)式為：CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O，故答案為：CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O。

（4）將鋅片和銀片浸入稀硫酸中組成原電池，鋅作負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，硫酸中的氫離子作氧化劑得電子發(fā)生還原反應(yīng)。若該電池中兩電極的總質(zhì)量為80g，工作一段時(shí)間后，取出鋅片和銀片洗凈干燥后稱(chēng)重，總質(zhì)量為41g，質(zhì)量減少了39g，根據(jù)原電池工作原理知道減少的質(zhì)量是鋅失電子，變成鋅離子，所以通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)的電子數(shù)為：×2NA=1.2NA，故答案為：1.2NA。