Question

（8分）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．下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正极电极反应方程式： ___________                            。
（2）如果该氢氧燃料电池每转移0.1mol电子，消耗标准状况下___________L氧气。  
（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_______________________________。

Answer 1

（1）2H₂O＋O₂＋4e^－=4OH^－； （2）0.56L；
（3）CH₄＋10OH^－－8e^－=CO₃^2-＋7H₂O； CH₄＋2O₂＋2OH^－=CO₃^2-＋3H₂O

解析试题分析：（1）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^－；（2）在整个闭合回路中电子转移数目相等。由于每mol的氧气反应时得到电子4mol.n(e-)=0.1mol。所以n(O₂)=0.025mol.在标准状况下其体积为0.025mol.× 22.4L/mol= 0.56L；（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，则通入甲烷的电极为负极，负极反应式为CH₄＋10OH^－－8e^－=CO₃^2-＋7H₂O；正极的电极反应式是：2H₂O＋O₂＋4e^－=4OH^－电池总离子反应方程式为CH₄＋2O₂＋2OH^－=CO₃^2-＋3H₂O。
考点：考查氢氧燃料电池、甲烷燃料电池的电极反应式、总方程式及相互气体的物质的量的知识。