Question

17．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a、b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A表的电子流动方向向左（填“向左”或“向右”），溶液中OH^-的移动方向向右（填“向左”或“向右”）．
（2）写出氢氧燃料电池工作时电极反应方程式：a极：2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-，b极2H₂+4OH^--4e^-═4H₂O．
（3）若在b极改为通入甲烷，亦可构成甲烷燃料电池，写出该电池负极的电极反应式CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O．

Answer 1

分析 （1）燃料电池中电子从负极流向正极；阴离子向负极移动；
（2）氢氧燃料电池中，电解质溶液为碱，则正极上氧气得电子和水生成氢氧根离子；负极发生氧化反应；
（3）甲烷燃料电池中甲烷在负极失电子生成碳酸根离子和水．

解答 解：（1）燃料电池中燃料氢气是负极，氧气是正极，电子从负极（氢气）流向正极（氧气）所以电子流向左，氢氧根离子向负极移动，故答案为：向左；向右；
（2）氢氧燃料电池中，电解质溶液为碱，则正极上氧气得电子和水生成氢氧根离子，则其电极反应式为：2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-，负极的电极反应为：2H₂+4OH^--4e^-═4H₂O，故答案为：2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-；2H₂+4OH^--4e^-═4H₂O；
（3）燃料电池中，负极上燃料失电子发生氧化反应，碱性条件下，甲烷在负极生成碳酸根离子，其电极反应式为：CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O，故答案为：CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O．

点评 本题考查学生原电池的工作原理并以原电池为载体考查了反应方程式的有关计算，正确找出各物质间的关系是解本题的关键，该题综合性强，题目难度中等．