Question

【題目】開發(fā)新能源是解決大氣污染的有效途徑之一。燃料電池由于能量轉(zhuǎn)化率高．可作為常規(guī)能源的替代品而越來越受到關(guān)注。

(1)直接甲醇燃料電池(簡稱DMFC)結(jié)構(gòu)簡單、對環(huán)境無污染，其工作原理如圖所示。

① 外電路電子從用電器_____(填“左端”、或“右端”)進人，b 極電極反應(yīng)式為______；

② 有1.5mol電子通過用電器，則消耗的甲醇質(zhì)量為______。

(2)一種用于驅(qū)動潛艇的液氨-液氧燃料電池的原理如圖所示。

①電極B發(fā)生_______(填“氧化”或 “還原”)反應(yīng)，電池工作時，OH-移向_____(填“A極”或“B極”)。

②電極A的電極反應(yīng)式為____________。

(3)赤銅礦的成份是Cu2O，輝銅礦的成份是Cu2S，將赤銅礦與輝銅礦混合加熱有以下反應(yīng)：2Cu2O+Cu2S == 6Cu+SO2↑在該反應(yīng)中，氧化劑是：___________ 還原劑是：___________ 每當有0.3mol電子通過時，生成的銅的物質(zhì)的量為 ___________mol 生成的SO2 在標況下的體積為_________ L

Answer 1

【答案】左端 O2+4e-+4H+=2H2O 8g 還原 A極 2NH3+6OH--6e-=N2↑+6H2O Cu2S、Cu2O Cu2S 0.3 11.2

【解析】

（1）根據(jù)圖知，交換膜是質(zhì)子交換膜，則電解質(zhì)溶液呈酸性，根據(jù)氫離子移動方向知，通入a的電極為負極、通入b的電極為正極，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)；

（2）根據(jù)電池的工作原理示意圖知道，通入氧氣的電極B是正極，電極A是負極；

（3）反應(yīng)Cu2S+2Cu2O═6Cu+SO2↑中，化合價降低的元素是Cu，化合價升高的元素是S，每生成1molCu，還原劑轉(zhuǎn)移給氧化劑的電子為1mol，據(jù)此答題。

（1）①根據(jù)圖知，交換膜是質(zhì)子交換膜，則電解質(zhì)溶液呈酸性，根據(jù)氫離子移動方向知，通入a的電極為負極、通入b的電極為正極，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O2+4e-+4H+=2H2O，

故答案為：左端；O2+4e-+4H+=2H2O。

②負極上甲醇失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，負極反應(yīng)式為CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+，由電極方程式可知，每消耗1mol的甲醇，轉(zhuǎn)移6mol的電子，當有1.5mol電子通過用電器時，則消耗的甲醇的物質(zhì)的量為0.25mol，質(zhì)量為0.25mol×32g/mol=8g，故答案為：8g。

（2）①在燃料電池的正極上氧氣發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，所以電極B為正極發(fā)生還原反應(yīng)，電池工作時，OH－向負極移動，故答案為：還原，A極。

②在燃料電池的負極上發(fā)生燃料氨氣失電子的氧化反應(yīng)，則堿性環(huán)境下電極A發(fā)生的電極反應(yīng)為：2NH3+6OH--6e-=N2↑+6H2O，故答案為：2NH3+6OH--6e-=N2↑+6H2O。

（3）反應(yīng)Cu2S+2Cu2O═6Cu+SO2↑中，化合價降低的元素是Cu，所在的反應(yīng)物Cu2S、Cu2O是氧化劑；化合價升高的元素是S，所在的反應(yīng)物Cu2S是還原劑；由反應(yīng)方程式可知，每生成1molCu，還原劑轉(zhuǎn)移給氧化劑的電子為1mol，所以當有0.3mol電子通過時，生成的銅的物質(zhì)的量為0.3mol，生成的SO2的物質(zhì)的量為0.5mol，在標況下的體積為0.5mol×22.4L/mol=11.2L，故答案為：Cu2S、Cu2O，Cu2S，0.3，11.2。