Question

8．被譽(yù)為改變未來世界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)．如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）通入氫氣的一極為負(fù)極 極．
（2）寫出氫氧燃料電池工作時(shí)正極電極反應(yīng)方程式：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-．
（3）該氫氧燃料電池每轉(zhuǎn)移0.3mol電子，消耗標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下1.68L氧氣．
（4）若將此燃料電池改進(jìn)為直接以甲醇（CH₃OH）和氧氣為原料進(jìn)行工作時(shí)，負(fù)極反應(yīng)式為CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O．

Answer 1

分析 （1）氫氧燃料電池中，通入燃料的電極是負(fù)極；
（2）氫氧燃料電池電解質(zhì)溶液為堿，則正極上氧氣得電子和水生成氫氧根離子；
（3）根據(jù)電極方程式中電子與氧氣的關(guān)系求算；
（4）燃料電池中，負(fù)極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，堿性條件下，甲醇燃燒生成碳酸根離子．

解答 解：（1）氫氧燃料電池中，通入燃料的電極是負(fù)極，即氫氣進(jìn)入的電極是負(fù)極，
故答案為：負(fù)極；
（2）氫氧燃料電池中，電解質(zhì)溶液為堿，則正極上氧氣得電子和水生成氫氧根離子，則其電極反應(yīng)式為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，
故答案為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
（3）根據(jù)電極反應(yīng)O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-可知轉(zhuǎn)移4mol電子時(shí)，消耗氧氣1mol，則每轉(zhuǎn)移0.3mol電子消耗的氧氣為：$\frac{1}{4}$×0.3mol=0.075mol，則V（O ₂）=nV_m=0.075mol×22.4L/mol=1.68L，
故答案為：1.68；
（4）燃料電池中，負(fù)極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，堿性條件下，甲醇在負(fù)極燃燒生成的二氧化碳再與氫氧根離子結(jié)合生成碳酸根離子，其電極反應(yīng)式為：CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O，
故答案為：CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查燃料電池及物質(zhì)的量的有關(guān)計(jì)算，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力的考查，注意把握原電池的工作原理以及根據(jù)電極方程式中電子與物質(zhì)的關(guān)系求算，題目難度中等．