Question

【题目】科学家预言，燃料电池将是21世纪获得电能的重要途径。近几年开发的甲醇燃料电池是采用铂作电极催化剂，电池中的质子交换膜只允许质子(就是H+)和水分子通过。其工作原理的示意图如下，请回答下列问题：

（1）该装置的能量转化形式为________。

（2）Pt(a)电极是电池________（填“正”或“负”）极；

（3）电解液中的H+向_____（填“a”或“b”）极移动；

（4）如果该电池工作时消耗1 mol CH3OH，则电路中通过___ mol电子。

（5）比起直接燃烧燃料产生电力，使用燃料电池有许多优点，其中主要有两点：首先是燃料电池的能量转化率高，其次是________。

Answer 1

【答案】化学能转化为电能 负 b 6 对环境无污染

【解析】

该原电池中质子交换膜只允许质子和水分子通过，说明电解质溶液为酸性溶液，燃料电池中，通入燃料的电极为负极，负极上失电子发生氧化反应，电极反应为：CH3OH+H2O-6e-═CO2+6H+，通入氧气的电极为正极，氧气得到电子生成氢氧根离子，电极反应O2+4H++4e-═2H2O，据此解答。

(1)该装置的能量转化形式为原电池反应是化学能转化为电能；

(2)Pt(a)电极甲醇通入失电子发生氧化反应，是电池负极；

(3)燃料电池中，通入燃料的电极Pt(a)为负极，负极上失电子发生氧化反应，通入氧气的电极Pt(b)为正极，氧气得到电子生成氢氧根离子，电解液中的H+向正极移动，即向b电极移动；

(4)通入燃料的电极为负极，负极上失电子发生氧化反应，电极反应为：CH3OH+H2O-6e-═CO2+6H+，电子守恒，该电池工作时消耗1 mol CH3OH，则电路中通过6mol电子；

(5)燃料电池的能量转化率高，甲醇反应产物为CO2和H2O，对环境无污染。