Question

【题目】被誉为改变未来世界的十大新科技之一的燃料电池具有无污染、无噪音、高效 率的特点．如图为氢氧燃料电池的结构示意图，电解质溶液为KOH 溶液，电极材料为疏松多孔石墨棒．当氧气和氢气分别连 续不断地从正、负两极通入燃料电池时，便可在闭合回路中不断地产生电流．试回答下列问题：

（1）写出氢氧燃料电池工作时负极反应方程式： ．
（2）为了获得氢气，除了充分利用太阳能外，工业上利用石油产品与水在高温、催化剂作用下制取氢气．写出丙烷和 H2O反应生成 H2 和 CO 的化学方程式： ．
（3）若将此燃料电池改进为直接以甲烷和氧气为原料进行工作时，负极反应式为 ．
电池总离子反应方程式为
（4）若将此燃料电池改进为直接以有机物 A 和氧气为原料进行工作，有机物 A 只含有 C、H、O 三种元素，常用作有机合成的中间体．16.8g 该有机物经燃烧生成 44.0g CO2 和 14.4g H2O；质谱图表明其相对分子质量为 84，红外光谱分析表明 A 分子中含有 O﹣H 键和位于分子端的﹣C≡C﹣键，核磁共振氢谱有三个峰，峰面积为 6：1：1．A 的分子式是 ． A的结构简式是 ．

Answer 1

【答案】
（1）2H2+4OH﹣﹣4e﹣═4H2O
（2）C3H8+3H2O 3CO+7H2
（3）CH4+10OH﹣﹣8e﹣═CO32﹣+7H2O；CH4+2O2+2OH﹣═CO32﹣+3H2O
（4）C5H8O；
【解析】解：（1）氢氧燃料电池中，电解质溶液为碱，则负极上氢气得电子生成水，则其电极反应式为：2H2+4OH﹣﹣4e﹣═4H2O，所以答案是：2H2+4OH﹣﹣4e﹣═4H2O；（2）丙烷和 H2O反应生成 H2 和 CO，反应的化学方程式为C3H8+3H2O 3CO+7H2 ， 所以答案是：C3H8+3H2O 3CO+7H2；（3）燃料电池中，负极上燃料失电子发生氧化反应，碱性条件下，甲烷在负极生成碳酸根离子，其电极反应式为：CH4+10OH﹣﹣8e﹣═CO32﹣+7H2O；碱性条件下，甲烷燃烧生成的二氧化碳再与氢氧根离子结合生成碳酸根离子，则总反应方程式为CH4+2O2+2OH﹣═CO32﹣+3H2O，
所以答案是：CH4+10OH﹣﹣8e﹣═CO32﹣+7H2O；CH4+2O2+2OH﹣═CO32﹣+3H2O；（4）有机物A只含有C、H、O三种元素，质谱图表明其相对分子质量为84，16.8g有机物A的物质的量为0.2mol，经燃烧生成44.0g CO2 ， 物质的量为1mol，生成14.4g H2O，物质的量为 =0.8mol，故有机物A中C原子数目为 =5，H原子数目为 =8，故氧原子数目为 =1，故A的分子式为C5H8O，
不饱和度为 =2，红外光谱分析表明A分子中含有O﹣H键和位于分子端的C≡C键，核磁共振氢谱有三个峰，峰面积为6：1：1，故分子中含有2个CH3、1个﹣OH连接在同一C原子上，故A的结构简式为 ，
所以答案是：C5H8O； ．