Question

【題目】被譽(yù)為改變未來世界的十大新科技之一的燃料電池具有無污染、無噪音、高效率的特點(diǎn)。如圖所示為氫氧燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，電極材料為疏松多孔石墨棒。當(dāng)氧氣和氫氣分別連續(xù)不斷地從正、負(fù)兩極通入燃料電池時，便可在閉合回路中不斷地產(chǎn)生電流。試回答下列問題：

（1）圖中通過負(fù)載的電子流動方向為________(填“向左”或“向右”)。

（2）寫出氫氧燃料電池工作時的電極反應(yīng)和總反應(yīng)。

正極：_____________________________________，

總反應(yīng)：____________________________________。

（3）為了獲得氫氣，除了充分利用太陽能外，工業(yè)上利用石油產(chǎn)品與水在催化劑作用下制取氫氣。寫出C3H8和H2O反應(yīng)生成H2和CO化學(xué)方程式____________________________。

（4）若將此燃料電池改為甲烷—空氣燃料電池，該電池工作時的負(fù)極反應(yīng)為______________________。

Answer 1

【答案】向右 2H2O＋O2＋4e－===4OH－ 2H2＋O2===2H2O C3H8＋3H2O==3CO＋7H2 CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O

【解析】

在氫氧燃料電池中，通入氫氣的電極化合價升高，失電子，是負(fù)極；通入氧氣的電極化合價降低，得電子，是正極。在甲烷—空氣燃料電池中，通入甲烷的電極化合價升高，失電子，是負(fù)極，產(chǎn)物是碳酸根離子。

（1）電子由負(fù)極流向正極，故通過負(fù)載的電子流動方向為向右；

（2）在氫氧燃料電池中，通入氫氣的電極是負(fù)極，通入氧氣的電極是正極，工作時正極電極反應(yīng)方程式：2H2O＋O2＋4e－=4OH－。總反應(yīng)是氫氣和氧氣反應(yīng)生成水，總反應(yīng)方程式：2H2＋O2===2H2O；

（3）該反應(yīng)中反應(yīng)物是C3H8和H2O，產(chǎn)物是CO和H2，反應(yīng)條件是高溫、催化劑，所以方程式為C3H8＋3H2O==3CO＋7H2；

（4） 若將此燃料電池改進(jìn)為直接以甲烷和氧氣為原料進(jìn)行工作時，電池總離子反應(yīng)方程式為CH4＋2O2＋2OH－=CO32-＋3H2O，則通入甲烷的電極為負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)式為CH4＋10OH－－8e－=CO32-＋7H2O。