Question

【題目】I.被譽為改變未來世界的十大新科技之一的燃料電池。如圖為氫氧燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖，電解質(zhì)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(xù)不斷地從正、負兩極通入燃料電池時，便可在閉合回路中不斷地產(chǎn)生電流．

試回答下列問題：

（1）燃料電池的優(yōu)點是___________；電解質(zhì)溶液中的OH—移向______極(填“負”或“正”)。

（2）寫出此氫氧燃料電池工作時，負極反應式：_______________________________；正極反應式：____________________________。

（3）若將此燃料電池改進為直接以甲烷和氧氣為原料進行工作時，負極反應式為：_______________________________。

II.將鋅片和銀片浸入稀硫酸中組成原電池，若該電池中兩電極的總質(zhì)量為80g，工作一段時間后，取出鋅片和銀片洗凈干燥后稱重，總質(zhì)量為41g，計算：

（4）通過導線的電子數(shù)為__________（用NA表示）。

Answer 1

【答案】能量利用率高，綠色無污染 負 2H2—4e－＋4OH－=4H2O 2H2O＋O2＋4e－=4OH－ CH4＋10OH－－8e－=CO32－＋7H2O 1.2NA

【解析】

（1）因為是氧氣和氫氣的燃料電池，產(chǎn)物是水，并且氧氣和氫氣的燃燒放出的熱量高，所以燃料電池的優(yōu)點是能量利用率高，綠色無污染；根據(jù)原電池工作原理，在電解質(zhì)溶液中，陰離子向負極移動，氧離子向正極移動，故電解質(zhì)溶液中的OH—向負極移動，故答案為：能量利用率高，綠色無污染；負。

（2）氫氧燃料電池以KOH溶液為電解質(zhì)溶液時，負極上發(fā)生的電極反應是氫氣失電子和氫氧根離子生成水，發(fā)生氧化反應，所以電極反應式為2H2-4e-+4OH=4H2O；正極上發(fā)生的電極反應是氧氣得電子和水生成氫氧根，發(fā)生還原反應，所以電極反應式為：O2+2H2O+4e-=4OH-，負極中故答案為：2H2-4e-+4OH-=4H2O；O2+2H2O+4e-=4OH-。

（3）甲烷燃料電池以KOH溶液為電解質(zhì)溶液時，負極上是甲烷失電子和氫氧根離子反應生成碳酸根離子和水的氧化反應，所以電極反應式為：CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O，故答案為：CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O。

（4）將鋅片和銀片浸入稀硫酸中組成原電池，鋅作負極失電子發(fā)生氧化反應，硫酸中的氫離子作氧化劑得電子發(fā)生還原反應。若該電池中兩電極的總質(zhì)量為80g，工作一段時間后，取出鋅片和銀片洗凈干燥后稱重，總質(zhì)量為41g，質(zhì)量減少了39g，根據(jù)原電池工作原理知道減少的質(zhì)量是鋅失電子，變成鋅離子，所以通過導線的電子數(shù)為：×2NA=1.2NA，故答案為：1.2NA。