Question

近几年开发的甲醇燃料电池采用铂作电极催化剂，电池中的质子交换膜只允许质子和水分子通过。其工作原理的示意图如下：

请回答下列问题：

(1)Pt(a)电极是电池的        极，电极反应式为                        ；Pt(b)电极发生        反应(填“氧化”或“还原”)，电极反应式为                     。

(2)电池的总反应方程式为                                               。

(3)如果该电池工作时电路中通过2 mol电子，则消耗的CH₃OH有        mol。

Answer

(1)负 2CH3OH＋2H2O－12e－＝2CO2↑＋12H＋ 3O2＋12H＋＋12e－=6H2O

(2)2CH3OH＋3O2=2CO2＋4H2O

(3)

【解析】从示意图中可以看出电极Pt(a)原料是CH3OH和水，反应后产物为CO2和H＋，CH3OH中碳元素化合价为－2，CO2中碳元素化合价为＋4，说明Pt(a)电极上CH3OH失去电子，电极Pt(a)是负极，则电极Pt(b)是正极，Pt(b)电极原料是O2和H＋，反应后的产物为H2O，氧元素化合价由0→－2，发生还原反应，因为电解质溶液是稀H2SO4，可以写出电池总反应式为2CH3OH＋3O2=2CO2＋4H2O，再写出较为简单的正极反应式：3O2＋12e－＋12H＋=6H2O，用总反应式减去正极反应式即可得到负极反应式为：2CH3OH＋2H2O－12e－=2CO2↑＋12H＋。