Question

【题目】(1)氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。下图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定。其正极反应方程式为____________，若将负极材料改为CH4，写出其负极反应方程式___________。

(2)NH3代替氢气研发燃料电池是当前科研的一个热点。使用的电解质溶液是2 mol·L-1的KOH溶液，电池总反应为：4NH3+3O2＝2N2+6H2O。该电池负极的电极反应式为__________；每消耗3.4g NH3转移的电子数目为_________。

Answer 1

【答案】O2 + 2H2O + 4e- = 4OH- CH4 + 10OH- - 8e- =+ 7H2O 2NH3 + 6OH- -6e- =N2 + 6H2O 0.6NA

【解析】

在原电池中，负极上失电子，燃料发生氧化反应，正极上得电子，氧气发生还原反应。

(1)氢氧燃料电池正极上氧气得电子，发生还原反应，电解质是碱，则生成OH-，反应式为：O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-，若将负极材料改为CH4，在碱性条件下应该生成，总反应式为：CH4 +2O2+2OH- =+3H2O，正极反应为：2O2 + 4H2O + 8e- = 8OH-，两式相减得负极反应方程式为：CH4 + 10OH- - 8e- =+ 7H2O；

(2) NH3代替氢气，电解质溶液是KOH溶液没有变，则正极反应式也没有变化，电池总反应为：4NH3+3O2＝2N2+6H2O，正极反应为：3O2 + 6H2O + 12e- = 12OH-，两式相减得负极反应方程式为：4NH3 + 12OH- -12e- =2N2 + 12H2O，即为2NH3 + 6OH- -6e- =N2 + 6H2O；3.4g NH3物质的量为:，根据负极反应可知，2mol NH3转移6mol电子，则3.4g NH3转移的电子数目为0.6 mol，即0.6NA。