Question

12．甲醇（CH₃OH中C的化合價為-2）燃料電池可用作電動汽車電源，如圖1為電池示意圖．在電池的一極通入甲醇，另一極通入氧氣，工作時H⁺由負極移向正極．回答下列問題

（1）通甲醇一端為負極，正極反應(yīng)為：O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O；
（2）該電池總反應(yīng)的方程式為2CH₃OH+3O₂=2CO₂+4H₂O；
（3）若用該電池電解硫酸銅溶液，如圖2所示，圖3中橫坐標x表示流入電極的電子的物質(zhì)的量．若E代表的生成物是銅，則F所代表的物質(zhì)是O₂，當x=3mol時，消耗的甲醇的物質(zhì)的量為0.5mol．

Answer 1

分析 （1）燃料電池中負極上是燃料發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，正極上是氧氣發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，電子從負極流向正極，可以根據(jù)電極反應(yīng)來計算轉(zhuǎn)移電子和消耗甲醇的量之間的關(guān)系；
（2）燃料電池的總反應(yīng)式燃料燃燒的化學方程式；
（3）裝置是電解裝置，C為陽極，發(fā)生4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，Cu為陰極，發(fā)生Cu²⁺+2e^-=Cu；由乙可知，轉(zhuǎn)移4mol電子生成2molE，E為Cu，生成1molF，F(xiàn)為氧氣，以此來解答．

解答 解：（1）燃料電池中，負極上是燃料發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，則通甲醇一極為負極，正極上是氧氣發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，在酸性電解質(zhì)下，正極電極反應(yīng)式為：3O₂+12H⁺+12e^-=6H₂O，故答案為：負，O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O；
（2）燃料電池的總反應(yīng)式燃料燃燒的化學方程式，即2CH₃OH+3O₂=2CO₂+4H₂O，故答案為：2CH₃OH+3O₂=2CO₂+4H₂O；
（3）裝置是電解裝置，C為陽極，發(fā)生4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，Cu為陰極，發(fā)生Cu²⁺+2e^-=Cu，總反應(yīng)為2CuSO₄+2H₂O $\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，可知E為Cu，F(xiàn)為氧氣F所代表的物質(zhì)是氧氣，x表示電子轉(zhuǎn)移量，當x=3時，根據(jù)反應(yīng)：2CH₃OH+3O₂=2CO₂+4H₂O，消耗的甲醇的物質(zhì)的量為0.5mol，故答案為：O₂；0.5mol．

點評 本題考查學生燃料電池的工作原理知識，根據(jù)原電池原理確定電極和電極方程式并根據(jù)電子守恒進行計算是關(guān)鍵，題目難度不大．