Question

16．氫氧燃料電池是符合綠色化學理念的新型電池，圖為電池示意圖，據此回答下列問題
：
（1）該電池的正極反應式為O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-．
（2）已知在25℃、101kPa時，C₂H_6（g）的燃燒熱為1559.8kJ/mol，請寫出
C₂H₆（g）燃燒熱的熱化學方程式為C₂H₆（g）+$\frac{7}{2}$O₂（g）=2CO₂（g）+3H₂O（l）△H=-1559.8KJ/mol．
（3）若將上述裝置中的H₂改為通入CH₄（g）請寫出該燃料電池的負極反應式為
CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O．
（4）假設使用的燃料為CH₄，如用這種電池電鍍銅，待鍍金屬的質量增加12.8g，則至少消耗標準狀況下CH₄的體積為1.12L．

Answer 1

分析 （1）氫氧燃料堿性電池中，正極上O₂得電子和H₂O反應生成OH^-；
（2）25℃、101kPa時，C₂H_6（g）的燃燒熱為1559.8kJ/mol，即1mol乙烷完全燃燒生成二氧化碳氣體和液態水放出1559.8kJ熱量；
（3）甲烷燃料堿性電池中，負極上甲烷失電子和OH^-反應生成CO₃^2-和H₂O；
（4）待鍍金屬上析出的是Cu，待鍍金屬的質量增加12.8g，則析出n（Cu）=$\frac{12.8g}{64g/mol}$=0.2mol，根據轉移電子守恒計算消耗甲烷體積．

解答 解：（1）氫氧燃料堿性電池中，正極上O₂得電子和H₂O反應生成OH^-，電極反應式為O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，故答案為：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；
（2）25℃、101kPa時，C₂H₆（g）的燃燒熱為1559.8kJ/mol，即1mol乙烷完全燃燒生成二氧化碳氣體和液態水放出1559.8kJ熱量，則C₂H₆（g）燃燒熱的熱化學方程式為C₂H₆（g）+$\frac{7}{2}$O₂（g）=2CO₂（g）+3H₂O（l）△H=-1559.8KJ/mol，
故答案為：C₂H₆（g）+$\frac{7}{2}$O₂（g）=2CO₂（g）+3H₂O（l）△H=-1559.8KJ/mol；
（3）甲烷燃料堿性電池中，負極上甲烷失電子和OH^-反應生成CO₃^2-和H₂O，電極反應式為CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O，故答案為：CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O；
（4）待鍍金屬上析出的是Cu，待鍍金屬的質量增加12.8g，則析出n（Cu）=$\frac{12.8g}{64g/mol}$=0.2mol，根據轉移電子守恒計算消耗甲烷體積=$\frac{0.2mol×2}{8}×22.4L/mol$=1.12L，
故答案為：1.12．

點評 本題考查燃料電池、電鍍、熱化學等知識點，明確各個電極上發生的反應及熱化學方程式的書寫方法是解本題關鍵，難點是電極反應式的書寫，注意結合電解質溶液酸堿性書寫，題目難度不大．