Question

11．中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所在甲醇燃料電池技術(shù)方面獲得新突破，組裝出了自呼吸電池及主動(dòng)式電堆．甲醇燃料電池的工作原理如圖所示．
（1）該電池工作時(shí)，b口通入的物質(zhì)為CH₃OH，c口通入的物質(zhì)為O₂．
（2）該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂+6H⁺．
（3）工作一段時(shí)間后，當(dāng)6.4g甲醇完全反應(yīng)生成CO₂時(shí)，有1.2N_A個(gè)電子轉(zhuǎn)移．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)裝置可以知道d出生成大量的水，所以e口是通入的氧氣，故b口通入的是CH₃OH；
（2）乙醇發(fā)生氧化反應(yīng)，在負(fù)極放電，總反應(yīng)式為2CH₃OH+3O₂=2CO₂+4H₂O，正極電極反應(yīng)為：3O₂+12e^-+12H⁺=6H₂O，兩式相減可得負(fù)極的電極反應(yīng)式，注意電子相等；
（3）根據(jù)n=$\frac{m}{M}$計(jì)算甲醇的物質(zhì)的量，根據(jù)反應(yīng)2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g），當(dāng)消耗甲醇2mol時(shí)，轉(zhuǎn)移電子為12mol，據(jù)此計(jì)算注意電子數(shù)目．

解答 解：（1）根據(jù)裝置可以知道d出生成大量的水，所以e口是通入的氧氣，故b口通入的是CH₃OH，故答案為：CH₃OH；O₂；
（2）乙醇發(fā)生氧化反應(yīng)，在負(fù)極放電，總反應(yīng)式為2CH₃OH+3O₂=2CO₂+4H₂O，正極電極反應(yīng)為：3O₂+12e^-+12H⁺=6H₂O，兩式相減可得負(fù)極的電極反應(yīng)式為2CH₃OH-12e^-+2H₂O=2CO₂+12H⁺，即CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺．
故答案為：CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺；
（3）甲醇的物質(zhì)的量為$\frac{6.4g}{32g/mol}$=0.2mol，根據(jù)反應(yīng)2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g），當(dāng)消耗甲醇2mol時(shí)，轉(zhuǎn)移電子為12mol，所以當(dāng)6.4g甲醇完全反應(yīng)生成CO₂時(shí)，轉(zhuǎn)移電子是$\frac{0.2mol}{2mol}$×12mol=1.2mol，轉(zhuǎn)移電子數(shù)目是1.2N_A，故答案為：1.2．

點(diǎn)評(píng) 題考查原電池原理的應(yīng)用等，難度不大，電極反應(yīng)式的書寫是易錯(cuò)點(diǎn)、難點(diǎn)，注意利用總反應(yīng)式減去正極反應(yīng)式可得負(fù)極電極反應(yīng)式．