Question

【題目】被譽為改變未來世界的十大新科技之一的燃料電池具有無污染、無噪音、高效率的特點。如圖所示為氫氧燃料電池的結構示意圖，電解質溶液為KOH溶液，電極材料為疏松多孔石墨棒。當氧氣和氫氣分別連續不斷地從正、負兩極通入燃料電池時，便可在閉合回路中不斷地產生電流。試回答下列問題：

（1）圖中通過負載的電子流動方向為________(填“向左”或“向右”)。

（2）寫出氫氧燃料電池工作時的電極反應和總反應。

正極：_____________________________________，

總反應：____________________________________。

（3）為了獲得氫氣，除了充分利用太陽能外，工業上利用石油產品與水在催化劑作用下制取氫氣。寫出C3H8和H2O反應生成H2和CO化學方程式____________________________。

（4）若將此燃料電池改為甲烷—空氣燃料電池，該電池工作時的負極反應為______________________。

Answer 1

【答案】向右 2H2O＋O2＋4e－===4OH－ 2H2＋O2===2H2O C3H8＋3H2O==3CO＋7H2 CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O

【解析】

在氫氧燃料電池中，通入氫氣的電極化合價升高，失電子，是負極；通入氧氣的電極化合價降低，得電子，是正極。在甲烷—空氣燃料電池中，通入甲烷的電極化合價升高，失電子，是負極，產物是碳酸根離子。

（1）電子由負極流向正極，故通過負載的電子流動方向為向右；

（2）在氫氧燃料電池中，通入氫氣的電極是負極，通入氧氣的電極是正極，工作時正極電極反應方程式：2H2O＋O2＋4e－=4OH－。總反應是氫氣和氧氣反應生成水，總反應方程式：2H2＋O2===2H2O；

（3）該反應中反應物是C3H8和H2O，產物是CO和H2，反應條件是高溫、催化劑，所以方程式為C3H8＋3H2O==3CO＋7H2；

（4） 若將此燃料電池改進為直接以甲烷和氧氣為原料進行工作時，電池總離子反應方程式為CH4＋2O2＋2OH－=CO32-＋3H2O，則通入甲烷的電極為負極，負極反應式為CH4＋10OH－－8e－=CO32-＋7H2O。