Question

2．近幾年開發(fā)的甲醇燃料電池是采用鉑作電極催化劑，電池中的質(zhì)子交換膜只允許質(zhì)子和水分子通過．其工作原理的示意圖如圖：

請回答下列問題：
（1）Pt（a）電極是電池的負極，電極反應(yīng)為CH₃OH+H₂O-6e^-═CO₂↑+6H⁺；Pt（b）電極發(fā)生還原反應(yīng)（填“氧化”或“還原”），電極反應(yīng)為O₂+4H⁺+4e^-═2H₂O．
（2）電池的總反應(yīng)方程式為CH₄+2O₂═CO₂+2H₂O．
（3）如果該電池工作時電路中通過6mol電子，則消耗的CH₃OH有1 mol．

Answer 1

分析 該燃料電池中，電解質(zhì)溶液呈酸性，氫離子移向正極，所以Pt（a）負極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，Pt（a）電極反應(yīng)式為CH₄-8e^-+2H₂O═CO₂+8H⁺，Pt（b）電極為正極，電極反應(yīng)式為O₂+4e^-+4H⁺═2H₂O，在得失電子相等的條件下，正負極電極反應(yīng)式相加即得電池反應(yīng)式，結(jié)合甲烷和電子之間的關(guān)系式計算．

解答 解：（1）燃料電池中，電解質(zhì)溶液呈酸性，氫離子移向正極，所以Pt（a）負極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，Pt（a）電極反應(yīng)式為CH₄-8e^-+2H₂O═CO₂+8H⁺，Pt（b）電極為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O₂+4e^-+4H⁺═2H₂O，故答案為：負；CH₃OH+H₂O-6e^-═CO₂↑+6H⁺；還原；O₂+4H⁺+4e^-═2H₂O；
（2）正負極電極反應(yīng)式相加即得電池反應(yīng)式為CH₄+2O₂═CO₂+2H₂O，故答案為：CH₄+2O₂═CO₂+2H₂O；
（3）由電極方程式CH₃OH+H₂O-6e^-═CO₂+6H⁺可知，如果該電池工作時電路中通過6mol電子，則消耗的CH₃OH有1mol，故答案為：1．

點評 本題考查原電池原理，側(cè)重考查電極反應(yīng)式書寫，結(jié)合電解質(zhì)溶液書寫電極反應(yīng)式，注意：書寫條件下不能生成氫氧根離子，堿性條件下不能生成氫離子，題目難度中等．