Question

新型高效的甲醇燃料電池采用鉑為電極材料，兩電極上分別通入CH₃OH和O₂，電解質(zhì)為KOH溶液．某研究小組將兩個(gè)甲醇燃料電池串聯(lián)后作為電源，進(jìn)行飽和氯化鉀溶液電解實(shí)驗(yàn)，如圖所示．

回答下列問題：
（1）甲醇燃料電池的負(fù)極電極反應(yīng)式為

 

，正極電極反應(yīng)式為

 

．
（2）閉合K開關(guān)后，燃料電池的電解液中的OH^-離子向鉑電極

 

（填a或b）移動(dòng)，電解氯化鉀溶液的總反應(yīng)的離子方程式為

 

．
（3）若每個(gè)電池氧氣通入量為1L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），且反應(yīng)完全，則理論上電解飽和氯化鉀溶液最多能產(chǎn)生的氣體總體積為

 

L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）．

Answer 1

考點(diǎn)：電解原理,原電池和電解池的工作原理

專題：電化學(xué)專題

分析：（1）甲醇燃料電池中負(fù)極上是甲醇失電子的氧化反應(yīng)，正極上是氧氣得電子的還原反應(yīng)；
（2）在燃料原電池中，電解質(zhì)中的陰離子移向負(fù)極，電解氯化鉀得到的是氫氧化鉀、氫氣和氯氣；
（3）根據(jù)電極反應(yīng)結(jié)合氧氣的體積計(jì)算轉(zhuǎn)移電子的量，根據(jù)電子守恒計(jì)算產(chǎn)生氣體的總體積．

解答： 解：（1）在甲醇燃料電池中，負(fù)極上是燃料甲醇發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，在堿性環(huán)境下，電極反應(yīng)為2CH₄O+16OH^--12e^-=2CO₃^2-+12H₂O，正極上是氧氣發(fā)生得電子得還原反應(yīng)，即3O₂+6H₂O+12e^-=12OH^-，
故答案為：2CH₄O+16OH^--12e^-=2CO₃^2-+12H₂O；3O₂+6H₂O+12e^-=12OH^-；
（2）閉合K開關(guān)后，燃料電池的電解液中的OH^-離子向負(fù)極，即通透燃料的電極a，電解氯化鉀溶液的總反應(yīng)的離子方程式為：2Cl^-+2H₂O

通電  .

Cl₂↑+H₂↑+2OH^-；
故答案為：a；2Cl^-+2H₂O

通電  .

Cl₂↑+H₂↑+2OH^-；
（3）每個(gè)電池電池氧氣通入量為1L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），根據(jù)正極反應(yīng)：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，轉(zhuǎn)移電子是

1L

22.4L/mol

×4=0.18mol，根據(jù)反應(yīng)：2Cl^-+2H₂O

通電  .

Cl₂↑+H₂↑+2OH^-，當(dāng)轉(zhuǎn)移電子是2mol時(shí)，生成氣體是2mol，當(dāng)轉(zhuǎn)移電子是0.18mol，生成的氣體是0.18mol，體積是：0.18mol×22.4L/mol=4L，故答案為：4．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了燃料電池，根據(jù)正負(fù)極上發(fā)生的反應(yīng)、電子移動(dòng)方向、離子移動(dòng)方向等知識(shí)點(diǎn)來分析解答，難點(diǎn)是電極反應(yīng)式的書寫，要結(jié)合電解質(zhì)溶液酸堿性書寫，為易錯(cuò)點(diǎn)．