Question

（10分）科學家預言，燃料電池將是2l世紀獲得電力的重要途徑。一種甲醇燃料電池是采用鉑或炭化鎢作電極，在硫酸電解液中直接加入凈化后的甲醇。同時向一個電極通入空氣。

回答如下問題：

(1)配平電池放電時發生的化學反應方程式：

□CH₃OH+□O₂→□CO₂+□H₂O

(2)在硫酸電解液中，CH₃OH(C為－2)失去電子。此電池的正極發生的反應是　　　　　　　　　　　　　，負極發生的反應是　　　　　　　　　　　　。

(3)電解液中的H⁺向        極移動；向外電路釋放電子的電極是        。

(4)比起直接燃燒燃料產生電力，使用燃料電池有許多優點，其主要有兩點：首先燃料電池的能量轉化效率高，其次是　　　　。

(5)甲醇燃料電池與氫氧燃料電池相比．其主要缺點是甲醇燃料電池的輸出功率較低．但其主要優點是　　　　　。

 

Answer 1

【答案】

(1)2   3   2   4   (2)O₂+4H⁺+4e^－===2H₂O    CH₃OH+H₂O－6e^－===CO₂↑+6H⁺

(3)正　　　負極　 　(4)減少污染  (5)甲醇比H₂廉價，甲醇是液態(常溫下)，易于運輸和保存

【解析】（1）甲醇中碳原子是－2價的，氧化產物中碳原子是＋4價的，所以1mol甲醇失去6mol電子，而1mol氧氣只能得到4mol電子，所以氧化劑和還原劑的物質的量之比是3︰2，所以方程式為2CH₃OH+3O₂＝2CO₂+4H₂O.

（2）在原電池中較活潑的金屬作負極，失去電子，發生氧化反應。電子經導線傳遞到正極上，所以溶液中的陽離子向正極移動，陰離子向負極移動。正極得到電子，發生還原反應。所以氧氣再正極通入，甲醇再負極通入。由于是酸性溶液，所以電極反應式分別為)O₂+4H⁺+4e^－===2H₂O、CH₃OH+H₂O－6e^－===CO₂↑+6H⁺。

（3）原電池中陽離子向正極移動，負極失去電子，向外電路釋放電子。

（3）由于生成物是水和CO₂，沒有污染。

（4）由于甲醇比H₂廉價，且甲醇是液態(常溫下)，易于運輸和保存。