Question

【題目】燃料電池具有廣闊的發(fā)展前途，科學(xué)家近年研制出一種微型的燃料電池，采用甲醇取代氫氣做燃料可以簡(jiǎn)化電池設(shè)計(jì)，該電池有望取代傳統(tǒng)電池．某學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室利用堿性甲醇燃料電池電解Na2SO4溶液．

請(qǐng)根據(jù)圖示回答下列問(wèn)題：

（1）圖中a電極是_____________(填“正極”、“負(fù)極”、“陰極”或“陽(yáng)極”)．該電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為__________________．

（2）堿性條件下，通入甲醇的一極發(fā)生的電極反應(yīng)式為________________．

（3）當(dāng)消耗3.36 L氧氣時(shí)(已折合為標(biāo)準(zhǔn)狀況)，理論上電解Na2SO4溶液生成氣體的總物質(zhì)的量是____________mol．

（4）若a、b電極材料分別為鐵和石墨，則電解總反應(yīng)化學(xué)方程式為____________

Answer 1

【答案】（1）陽(yáng)極；4OH--4e-→O2+2H2O

（2）CH3OH－6e-+8OH-＝CO32-+6H2O

（3）0.45（4）2Fe+2H2OFe(OH)2+H2↑

【解析】

試題分析：（1）燃料電池中，通入燃料甲醇的電極是負(fù)極，通入氧氣的電極是正極，電解池中，和電源負(fù)極相連的極b是陰極，和電源正極相連的a極是陽(yáng)極，電解硫酸鈉溶液，在陽(yáng)極上是氫氧根離子發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，該電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為：4OH--4e-＝O2↑+2H2O。

（2）燃料電池的負(fù)極上是燃料甲醇發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，裝置中存在質(zhì)子交換膜，則電極反應(yīng)為：CH3OH－6e- +8OH-＝CO32- + 6H2O。

（3）氧氣在燃料電池的正極上通入，正極反應(yīng)：O2+4H++4e－＝2H2O，當(dāng)消耗3.36L即0.15mol氧氣時(shí)（已折合為標(biāo)準(zhǔn)狀況），轉(zhuǎn)移電子的量是0.15mol×4＝0.6mol，電解Na2SO4溶液的實(shí)質(zhì)是電解水，根據(jù)電解方程式：2H2O2H2↑+O2↑，轉(zhuǎn)移電子的量是0.6mol時(shí)，生成氣體的物質(zhì)的量是0.45mol。

（4）若a、b電極材料分別為鐵和石墨，鐵失去電子，陰極石墨上氫離子放電，則電解總反應(yīng)化學(xué)方程式為2Fe+2H2OFe(OH)2+H2↑。