Question

17．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a、b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A表的電子流動方向向左（填“向左”或“向右”），溶液中OH^-的移動方向向右（填“向左”或“向右”）．
（2）寫出氫氧燃料電池工作時電極反應方程式：a極：2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-，b極2H₂+4OH^--4e^-═4H₂O．
（3）若在b極改為通入甲烷，亦可構成甲烷燃料電池，寫出該電池負極的電極反應式CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O．

Answer 1

分析 （1）燃料電池中電子從負極流向正極；陰離子向負極移動；
（2）氫氧燃料電池中，電解質溶液為堿，則正極上氧氣得電子和水生成氫氧根離子；負極發生氧化反應；
（3）甲烷燃料電池中甲烷在負極失電子生成碳酸根離子和水．

解答 解：（1）燃料電池中燃料氫氣是負極，氧氣是正極，電子從負極（氫氣）流向正極（氧氣）所以電子流向左，氫氧根離子向負極移動，故答案為：向左；向右；
（2）氫氧燃料電池中，電解質溶液為堿，則正極上氧氣得電子和水生成氫氧根離子，則其電極反應式為：2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-，負極的電極反應為：2H₂+4OH^--4e^-═4H₂O，故答案為：2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-；2H₂+4OH^--4e^-═4H₂O；
（3）燃料電池中，負極上燃料失電子發生氧化反應，堿性條件下，甲烷在負極生成碳酸根離子，其電極反應式為：CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O，故答案為：CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O．

點評 本題考查學生原電池的工作原理并以原電池為載體考查了反應方程式的有關計算，正確找出各物質間的關系是解本題的關鍵，該題綜合性強，題目難度中等．