Question

14．一種酸性“二甲醚（CH₃OCH₃）直接燃料電池”具有啟動(dòng)快、能量密度高、效率好等優(yōu)點(diǎn)，以此二甲醚燃料電池為電源進(jìn)行電解的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示．下列說法正確的是（　�。�

• A． 多孔碳c能增大氣固接觸面積，提高反應(yīng)速率，該電極為負(fù)極
• B． 燃料電池工作時(shí)，電極d上發(fā)生的反應(yīng)為：CH₃OCH₃+12e^-+3H₂O═2CO₂+12H⁺
• C． 二甲醚直接燃料電池能量密度（ kW•h•kg^-1）約為甲醇CH₃OH）直接燃料電池能量密度的1.4倍
• D． a極是純銅，b極是粗銅時(shí)，a極上有銅析出，b極逐漸溶解，兩極質(zhì)量變化相同

Answer 1

分析 A．采用多孔導(dǎo)電材料，可以提高電極反應(yīng)物質(zhì)在電極表面的吸附量，并使它們與電解質(zhì)溶液充分接觸，而該極是氧氣放電，所以是正極；
B．電極d是負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為CH₃OCH₃-12e^-+3H₂O═2CO₂+12H⁺；
C．二甲醚提供1mol電子所需質(zhì)量為$\frac{46}{12}$g，而甲醇（CH₃OH燃燒生成二氧化碳，化合價(jià)升高6價(jià)）提供1mol電子所需質(zhì)量為$\frac{30}{6}$g，依據(jù)能量密度=電池輸出電能/燃料質(zhì)量計(jì)算；
D．a(chǎn)與原電池的正極相連為電解池的陽極，銅失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，b與原電池的負(fù)極相連為電解池的陰極，銅離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)．

解答 解：A．采用多孔導(dǎo)電材料，可以提高電極反應(yīng)物質(zhì)在電極表面的吸附量，并使它們與電解質(zhì)溶液充分接觸，而該極是氧氣放電，所以是正極，而不是負(fù)極，故A錯(cuò)誤；
B．電極d是負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：CH₃OCH₃-12e^-+3H₂O═2CO₂+12H⁺，故B錯(cuò)誤；
C．二甲醚提供1mol電子所需質(zhì)量為$\frac{46}{12}$g，而甲醇（CH₃OH燃燒生成二氧化碳，化合價(jià)升高6價(jià)）提供1mol電子所需質(zhì)量為$\frac{30}{6}$g，所以二甲醚直接燃料電池能量密度（ kW•h•kg^-1）約為甲醇（CH₃OH）直接燃料電池能量密度為$\frac{30}{6}$：$\frac{46}{12}$，約為1.4倍，故C正確；
D．a(chǎn)與原電池的正極相連為電解池的陽極，銅失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，則純銅溶解，b與原電池的負(fù)極相連為電解池的陰極，銅離子在粗銅上得電子發(fā)生還原反應(yīng)產(chǎn)生銅，兩極質(zhì)量變化相同，故D錯(cuò)誤；
故選C．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了燃料電池和電解池的工作原理，明確正負(fù)極、陰陽極上發(fā)生的反應(yīng)是解本題關(guān)鍵，難點(diǎn)是電極反應(yīng)式的書寫，要結(jié)合電解質(zhì)溶液的酸堿性書寫，注意能量密度=電池輸出電能/燃料質(zhì)量，題目難度不大．