Question

設計新型燃料電池是本世紀最富有挑戰性的課題之一。
(1)有人制造了一種燃料電池，一個電極通入O₂(含有少量CO₂)，另一個電極通入CH₄，電池的電解質是熔融的K₂CO₃。該電池的負極反應式為____________________________，電池工作時，電解質里的CO(向________極移動(填“正”或“負”)。
(2)某科研小組依據甲醇燃燒的反應原理，設計如圖10－3所示的原電池裝置。該電池的負極反應式為________________________________________________，用該電池電解CuCl₂溶液，當產生33.6 L Cl₂(標準狀況下)時，消耗甲醇的質量為________g。

Answer 1

(1)CH₄＋4CO－8e^－===5CO₂＋2H₂O　負
(2)CH₃OH＋8OH^－－6e^－===CO＋6H₂O　16

(1)CH₄在負極放電，生成CO₂和H₂O，電極反應式為CH₄＋4CO－8e^－===5CO₂＋2H₂O；熔融電解質中的陰離子向負極移動。
(2)該燃料電池的總反應方程式為：2CH₃OH＋3O₂＋4OH^－===2CO ＋6H₂O……①，在堿性條件下正極的電極反應式為：O₂＋2H₂O＋4e^－===4OH^－……②，①－②×3得負極電極反應式為CH₃OH＋8OH^－－6e^－===CO＋6H₂O。據電子守恒則有CH₃OH～6e^－～3Cl₂，所以n(CH₃OH)＝ n(Cl₂)＝0.5 mol，m(CH₃OH)＝0.5 mol×32 g·mol^－1＝16 g。