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。如图所示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）图中通过负载的电子流动方向为________(填“向左”或“向右”)。

（2）写出氢氧燃料电池工作时的电极反应和总反应。

正极：_____________________________________，

总反应：____________________________________。

（3）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催化剂作用下制取氢气。写出C3H8和H2O反应生成H2和CO化学方程式____________________________。

（4）若将此燃料电池改为甲烷—空气燃料电池，该电池工作时的负极反应为______________________。

Answer 1

【答案】向右 2H2O＋O2＋4e－===4OH－ 2H2＋O2===2H2O C3H8＋3H2O==3CO＋7H2 CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O

【解析】

在氢氧燃料电池中，通入氢气的电极化合价升高，失电子，是负极；通入氧气的电极化合价降低，得电子，是正极。在甲烷—空气燃料电池中，通入甲烷的电极化合价升高，失电子，是负极，产物是碳酸根离子。

（1）电子由负极流向正极，故通过负载的电子流动方向为向右；

（2）在氢氧燃料电池中，通入氢气的电极是负极，通入氧气的电极是正极，工作时正极电极反应方程式：2H2O＋O2＋4e－=4OH－。总反应是氢气和氧气反应生成水，总反应方程式：2H2＋O2===2H2O；

（3）该反应中反应物是C3H8和H2O，产物是CO和H2，反应条件是高温、催化剂，所以方程式为C3H8＋3H2O==3CO＋7H2；

（4） 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，电池总离子反应方程式为CH4＋2O2＋2OH－=CO32-＋3H2O，则通入甲烷的电极为负极，负极反应式为CH4＋10OH－－8e－=CO32-＋7H2O。