Question

【題目】燃料電池是一種具有應用前景的綠色電源。下圖為燃料電池的結構示意圖，電解質溶液為NaOH溶液，電極材料為疏松多孔的石墨棒。請回答下列問題:

(1)若該燃料電池為氫氧燃料電池。

①a極通入的物質為_____(填物質名稱)，電解質溶液中的OH—移向______極(填”負”或“正”)。

②寫出此氫氧燃料電池工作時，負極的電極反應式：______________。

(2)若該燃料電池為甲烷燃料電池。已知電池的總反應為CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O

①下列有關說法正確的是___________(填字母代號)。

A.燃料電池將電能轉變為化學能

B.負極的電極反應式為CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O

C.正極的電極反應式為O2+4H++4e-=2H2O

D.通入甲烷的電極發生還原反應

②當消耗甲烷33.6L(標準狀況下)時，假設電池的能量轉化效率為80％，則導線中轉移的電子的物質的量為______mol.

Answer 1

【答案】氫氣 負 H2 + 2OH-– 2e- = 2H2O B 9.6

【解析】

(1)

①燃料電池中，負極上失電子發生氧化反應，通入燃料氫氣的電極是負極，據圖示可知a電極是負極，故a極通入的物質為氫氣；原電池中陰離子移向負極故OH-移向負極；

②電解質溶液為NaOH溶液，為堿性環境，故此氫氧燃料電池工作時，負極的電極反應式：H2 – 2e- + 2OH- = 2H2O；

(2)

①A.燃料電池為原電池原理，應為將化學能轉變為電能，故A錯誤；

B.電解質溶液為NaOH溶液，為堿性環境，故負極的電極反應式為CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O，B正確；

C.堿性環境中正極的電極反應式應為：為O2+2H2O +4e-=4OH-，C錯誤；

D.通入甲烷的電極失電子發生氧化反應，故D錯誤；

故答案為：B。

②據電池的總反應CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O可知：消耗甲烷22.4L(標準狀況下)時，假設電池的能量轉化效率為100％，則導線中轉移的電子的物質的量為8mol，則當消耗甲烷33.6L(標準狀況下)時，假設電池的能量轉化效率為100％，則導線中轉移的電子的物質的量12mol，故電池的能量轉化效率為80％時，導線中轉移的電子的物質的量為12×0.8 = 9.6mol。