【正文】 i ( OH )2＋ OH－， N i OO H 在正極放電 ， D 錯誤。 【答案】 B 2 ． 甲醇燃料電池 ( D M FC ) 可用于筆記本電腦、汽車、遙感通訊設(shè)備等 ， 它的一極通入甲醇 ， 一極通入氧氣；電解質(zhì)是質(zhì)子交換膜 ， 它能傳導氫離子 (H＋) 。電池工作時 ， 甲醇被氧 化為二氧化碳和水，氧氣在電極上的反應(yīng)是 O 2 ＋ 4H＋＋ 4e－== = 2 H 2 O 。下列敘述中不正確的是 ( ) A ． 負極的反應(yīng)式為 CH 3 OH ＋ H 2 O － 6e－== = C O 2 ↑ ＋ 6H＋ B ． 電池的總反應(yīng)式是 2 C H 3 OH ＋ 3O 2 == = 2 C O 2 ＋ 4H 2 O C ． 電池工作時 ， H＋由正極移向負極 D ． 電池工作時 ， 電子從通入甲醇的一極流出 ， 經(jīng)外電路再從通入氧氣的一極流入 【解析】 首先判斷出通入甲醇的一極失去電子作負極 ， 通入氧氣的一極得到電子作正極。電池總反應(yīng)式減去氧氣在正極的電極反應(yīng)式 ， 就得到了負極反應(yīng)式 ， A 項正確；電池工作時 ， H＋移向正極而不是移向負極 ， 所以 C 項錯誤。 【答案】 C 3 ． 科學家近年來研制出一種新型細菌燃料電池 ， 利用細菌將有機物轉(zhuǎn)化為甲烷 ， 然后將甲烷通入以 KOH 為電解質(zhì)的燃料電池發(fā)電。電池負極反應(yīng)為 ( ) A ． CH4－ 8e－＋ 8 O H－== = C O2＋ 6H2O B ． O2＋ 4H＋＋ 4e－== = 2 H2O C ． CH4＋ 1 0 O H－－ 8e－== = C O2 －3＋ 7H2O D ． O2＋ 2H2O ＋ 4e－== = 4 O H－ 【解析】 甲 烷 燃 料 電 池 的 總 反 應(yīng) ： CH4＋ 2O2＋2 KO H == =K2CO3＋ 3H2O ， 根據(jù)負極發(fā)生氧化反應(yīng) ， 正極發(fā)生還原反應(yīng) ， 判斷出負極通入甲烷 ， 正極通入氧氣 ， 故 B 、 D 錯。然后根據(jù)甲烷中碳元素 的化合價變化： C－ 4H4― → C＋ 4O2 －3， 寫出 1 m o l 甲烷轉(zhuǎn)移的電子數(shù) ， 最后根據(jù)電荷守恒、原子守恒 ， 配平即可得負極反應(yīng)： CH4＋ 1 0 OH－－ 8e－== = C O2 －3＋ 7H2O ， 故 A 錯 ， 所以正確答案為 C 。 【答案】 C 回答下列問題： ( 1) 這種電池放電時發(fā)生的化學反應(yīng)方程式是 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。 ( 2 ) 此電池正極發(fā)生的電極反應(yīng)式是 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ __ ， 負極發(fā)生的電極反應(yīng)式是 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。 ( 3 ) 電解液中的 H＋向 _ _ _ _ _ _ _ _ 極移 動 ， 向外電路釋放電子的電極是 _ _ _ _ _ _ _ _ 。 ( 4 ) 比起直接燃燒燃料產(chǎn)生電力 ， 使用燃料電池有許多優(yōu)點 ，其中主要有兩點：首先是燃料電池能量轉(zhuǎn)化效率高 ， 其次是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。 【解析】 甲醇燃料電池實質(zhì)就是利用 CH3OH 燃料在氧氣中反應(yīng)來提供電能。 CH3OH 作負極 ， 發(fā)生氧化反應(yīng) ， 電極反應(yīng)為2 C H3OH ＋ 2H2O － 12e－== = 2 C O2＋ 12H＋；氧氣在正極的電極反應(yīng)為 3O2＋ 1 2 H＋＋ 1 2 e－== = 6 H2O ， 兩反應(yīng)相加得總反應(yīng)式。在電池中 ， 負極釋放電子傳到正極上 ， 故 H＋向正極移動。甲醇反應(yīng)產(chǎn)物為 CO2和 H2O ， 對環(huán)境無污染。 【答案】 ( 1 ) 2 C H 3 OH ＋ 3O 2 == = 2 C O 2 ＋ 4H 2 O ( 2 ) 3 O 2 ＋ 1 2 H＋＋ 12e－== = 6 H 2 O 2 C H 3 OH ＋ 2H 2 O － 1 2 e－== = 2 C O 2 ＋ 12H＋ ( 3 ) 正 負極 ( 4 ) 對環(huán)境無污染 書寫燃料電池電極反應(yīng)式的方法 ( 1 ) 電池的負極反應(yīng)物是還原性物質(zhì) ( 或燃料 ) ， 失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)。電池的正極反應(yīng)物是氧化性物質(zhì) ( 通常是氧氣 ) ， 得到電子發(fā)生還原反應(yīng)。 ( 2 ) 寫電極反應(yīng)式時 ， 一定要注意電解質(zhì)是什么 ， 電解質(zhì)溶液的酸堿性如何 ， 其中陰、陽離子要和電極反應(yīng)式中出現(xiàn)的離子相對應(yīng)。 ( 3 ) 正、負兩極的電極反應(yīng)式在得失電子相等時相加 ， 所得電池反應(yīng)必是燃料燃燒反應(yīng)和燃燒產(chǎn)物與電解質(zhì)溶液反應(yīng)的疊加反應(yīng)式。 ( 4 ) 電解質(zhì)溶液不同時 ， 則正、負極反應(yīng)式也不相同 ， 但總反應(yīng)式可 能相 同。 實驗探究 ( 8 ) 燃料電池工作原理的探究 燃料電池是利用燃料 ( 如 CO 、 H 2 、 CH 4 等 ) 與氧氣反應(yīng) ， 將反應(yīng)產(chǎn)生的化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置 ， 通常用氫氧化鉀作為電解質(zhì)溶液。 1 ． 甲烷完全燃燒的化學 方程式如何書寫？ 【提示】 甲烷完全燃燒的化學方程式是 CH 4 ＋ 2O 2 ―― →點燃CO 2 ＋ 2H 2 O 。 2 ． 通常情況下 ， 甲烷直接燃燒與設(shè)計成甲烷燃料電池 ， 哪種情況下能量利用率更高？ 【提示】 設(shè)計成燃料電池能量利用率高。 3 ． 已知甲烷燃料電池的總反應(yīng)式為 CH 4 ＋ 2O 2 ＋2 K O H == =K 2 CO 3 ＋ 3H 2 O ， 電池中有一極的電極反應(yīng)式為 CH 4 ＋1 0 O H－－ 8e－== = C O2 －3 ＋ 7H 2 O ， 則該電極是燃料電池的什么極？另一個電極上的電極反應(yīng)式如何書寫？ 【提示】 失去電子的是負極 ， 正極氧氣得到電子 ， 電極反應(yīng)式為 O 2 ＋ 2H 2 O ＋ 4e － == = 4 O H － 。 4 ． 隨著電池不斷放電 ， 電解質(zhì)溶液的堿性如何變化？ 【提示】 因為反應(yīng)中不斷消耗 OH － ， 故堿性減弱。