Question

【題目】開發新能源是解決大氣污染的有效途徑之一。燃料電池由于能量轉化率高．可作為常規能源的替代品而越來越受到關注。

(1)直接甲醇燃料電池(簡稱DMFC)結構簡單、對環境無污染，其工作原理如圖所示。

① 外電路電子從用電器_____(填“左端”、或“右端”)進人，b 極電極反應式為______；

② 有1.5mol電子通過用電器，則消耗的甲醇質量為______。

(2)一種用于驅動潛艇的液氨-液氧燃料電池的原理如圖所示。

①電極B發生_______(填“氧化”或 “還原”)反應，電池工作時，OH-移向_____(填“A極”或“B極”)。

②電極A的電極反應式為____________。

(3)赤銅礦的成份是Cu2O，輝銅礦的成份是Cu2S，將赤銅礦與輝銅礦混合加熱有以下反應：2Cu2O+Cu2S == 6Cu+SO2↑在該反應中，氧化劑是：___________ 還原劑是：___________ 每當有0.3mol電子通過時，生成的銅的物質的量為 ___________mol 生成的SO2 在標況下的體積為_________ L

Answer 1

【答案】左端 O2+4e-+4H+=2H2O 8g 還原 A極 2NH3+6OH--6e-=N2↑+6H2O Cu2S、Cu2O Cu2S 0.3 11.2

【解析】

（1）根據圖知，交換膜是質子交換膜，則電解質溶液呈酸性，根據氫離子移動方向知，通入a的電極為負極、通入b的電極為正極，正極上氧氣得電子發生還原反應；

（2）根據電池的工作原理示意圖知道，通入氧氣的電極B是正極，電極A是負極；

（3）反應Cu2S+2Cu2O═6Cu+SO2↑中，化合價降低的元素是Cu，化合價升高的元素是S，每生成1molCu，還原劑轉移給氧化劑的電子為1mol，據此答題。

（1）①根據圖知，交換膜是質子交換膜，則電解質溶液呈酸性，根據氫離子移動方向知，通入a的電極為負極、通入b的電極為正極，正極上氧氣得電子發生還原反應，電極反應式為O2+4e-+4H+=2H2O，

故答案為：左端；O2+4e-+4H+=2H2O。

②負極上甲醇失去電子發生氧化反應，負極反應式為CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+，由電極方程式可知，每消耗1mol的甲醇，轉移6mol的電子，當有1.5mol電子通過用電器時，則消耗的甲醇的物質的量為0.25mol，質量為0.25mol×32g/mol=8g，故答案為：8g。

（2）①在燃料電池的正極上氧氣發生得電子的還原反應，所以電極B為正極發生還原反應，電池工作時，OH－向負極移動，故答案為：還原，A極。

②在燃料電池的負極上發生燃料氨氣失電子的氧化反應，則堿性環境下電極A發生的電極反應為：2NH3+6OH--6e-=N2↑+6H2O，故答案為：2NH3+6OH--6e-=N2↑+6H2O。

（3）反應Cu2S+2Cu2O═6Cu+SO2↑中，化合價降低的元素是Cu，所在的反應物Cu2S、Cu2O是氧化劑；化合價升高的元素是S，所在的反應物Cu2S是還原劑；由反應方程式可知，每生成1molCu，還原劑轉移給氧化劑的電子為1mol，所以當有0.3mol電子通過時，生成的銅的物質的量為0.3mol，生成的SO2的物質的量為0.5mol，在標況下的體積為0.5mol×22.4L/mol=11.2L，故答案為：Cu2S、Cu2O，Cu2S，0.3，11.2。