Question

（10分）科學(xué)家預(yù)言，燃料電池將是2l世紀(jì)獲得電力的重要途徑。一種甲醇燃料電池是采用鉑或炭化鎢作電極，在硫酸電解液中直接加入凈化后的甲醇。同時(shí)向一個(gè)電極通入空氣。

回答如下問題：

(1)配平電池放電時(shí)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式：

□CH₃OH+□O₂→□CO₂+□H₂O

(2)在硫酸電解液中，CH₃OH(C為－2)失去電子。此電池的正極發(fā)生的反應(yīng)是　　　　　　　　　　　　　，負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)是　　　　　　　　　　　　。

(3)電解液中的H⁺向        極移動(dòng)；向外電路釋放電子的電極是        。

(4)比起直接燃燒燃料產(chǎn)生電力，使用燃料電池有許多優(yōu)點(diǎn)，其主要有兩點(diǎn)：首先燃料電池的能量轉(zhuǎn)化效率高，其次是　　　　。

(5)甲醇燃料電池與氫氧燃料電池相比．其主要缺點(diǎn)是甲醇燃料電池的輸出功率較低．但其主要優(yōu)點(diǎn)是　　　　　。

 

Answer 1

【答案】

(1)2   3   2   4   (2)O₂+4H⁺+4e^－===2H₂O    CH₃OH+H₂O－6e^－===CO₂↑+6H⁺

(3)正　　　負(fù)極　 　(4)減少污染  (5)甲醇比H₂廉價(jià)，甲醇是液態(tài)(常溫下)，易于運(yùn)輸和保存

【解析】（1）甲醇中碳原子是－2價(jià)的，氧化產(chǎn)物中碳原子是＋4價(jià)的，所以1mol甲醇失去6mol電子，而1mol氧氣只能得到4mol電子，所以氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比是3︰2，所以方程式為2CH₃OH+3O₂＝2CO₂+4H₂O.

（2）在原電池中較活潑的金屬作負(fù)極，失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)。電子經(jīng)導(dǎo)線傳遞到正極上，所以溶液中的陽離子向正極移動(dòng)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)。正極得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)。所以氧氣再正極通入，甲醇再負(fù)極通入。由于是酸性溶液，所以電極反應(yīng)式分別為)O₂+4H⁺+4e^－===2H₂O、CH₃OH+H₂O－6e^－===CO₂↑+6H⁺。

（3）原電池中陽離子向正極移動(dòng)，負(fù)極失去電子，向外電路釋放電子。

（3）由于生成物是水和CO₂，沒有污染。

（4）由于甲醇比H₂廉價(jià)，且甲醇是液態(tài)(常溫下)，易于運(yùn)輸和保存。