Question

13．科学家预言，燃料电池将是21世纪获得电力的重要途径．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效率高，其次是污染少．
Ⅰ．氢氧燃料电池是将H₂通入负极，O₂通入正极而发生电池反应的，其能量转换率高．
（1）若电解质溶液为KOH，负极反应为H₂+2OH^--2e^-=2H₂O；
（2）若电解质溶液为硫酸，其正极反应为O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O
Ⅱ．美国已计划将甲醇燃料电池用于军事．一种甲醇燃料电池是采用铂或碳化钨作为电极催化剂，在稀硫酸电解质中直接加入纯化后的甲醇，同时向一个电极通入空气．
（1）这种电池放电时发生的化学反应方程式是2CH₃OH+3O₂═2CO₂+4H₂O．
（2）此电池的负极发生的电极反应式是CH₄O+H₂O-6e^-=CO₂+6H⁺．
（3）电解液中的H⁺向正极移动，向外电路释放电子的电极是负极（填电极名称）．

Answer 1

分析 燃料电池把化学能转变成电能，对环境影响很小；
Ⅰ、若电解质溶液为KOH溶液时，负极上氢气失电子和氢氧根离子反应生成水，正极上氧气得电子和水生成氢氧根离子；
（2）酸性条件下，正极上氧气得电子和氢离子反应生成水，负极上氢气失电子生成氢离子；
Ⅱ、（1）（2）甲醇燃料电池中负极上甲醇失电子和水反应生成二氧化碳、氢离子，正极上氧气得电子和氢离子反应生成水，在得失电子相等的条件下正负极电极反应式相加即得电池反应式；
（3）原电池放电时，电解质溶液中阳离子向正极移动、阴离子向负极移动，电子从负极沿导线流向正极．

解答 解：燃料电池把化学能转变成电能，对环境影响很小，燃料直接燃烧会对环境造成污染．故答案为：污染少；
Ⅰ、（1）若电解质溶液为KOH溶液时，正极上氧气得电子和水生成氢氧根离子，电极反应式为O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，负极上氢气失电子和氢氧根离子反应生成水，电极反应式为H₂+2OH^--2e^-=2H₂O，故答案为：H₂+2OH^--2e^-=2H₂O；
（2）酸性条件下，正极上氧气得电子和氢离子反应生成水，电极反应式为O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O，负极上氢气失电子生成氢离子，电极反应式为H₂-2e^-=2H⁺，
故答案为：O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O；
Ⅱ、（1）甲醇燃料电池实质就是利用CH₃OH燃料在氧气中反应来提供电能，CH₃OH作负极，发生氧化反应，电极反应为2CH₃OH+2H₂O-12e^-=2CO₂↑+12H⁺；氧气在正极反应：3O₂+12H⁺+12e^--=6H₂O，两反应相加得总反应式，所以电池反应式为2CH₃OH+3O₂═2CO₂+4H₂O，故答案为：2CH₃OH+3O₂═2CO₂+4H₂O；
（2）负极电极反应为2CH₃OH+2H₂O-12e^-=2CO₂↑+12H⁺，正极反应为：3O₂+12H⁺+12e^-=6H₂O，故答案为：3O₂+12H⁺+12e^-=6H₂O；2CH₃OH+2H₂O-12e^-=2CO₂↑+12H⁺；
（3）在电池中，负极释放电子传到正极上，故H⁺向正极移动，释放电子的电极是负极，故答案为：正；负极．

点评 本题考查了燃料电池，根据正负极上发生的反应、电子移动方向、离子移动方向等知识点来分析解答，难点是电极反应式的书写，要结合电解质溶液酸碱性书写，为易错点．