Question

乙醇C₂H₅OH燃料电池（Pt为两极），以KOH为电解质溶液，反应过程中请回答以下问题：

（1）总的化学方程式___________________总的离子方程式_________________

（2）负极电极反应式_______________________正极电极反应式________________

（3电解质溶液PH________（填“变大、变小、不变”），当反应转移电子1.2mol时，理论上消耗乙醇质量________________g,消耗氧气标况下__________L

Answer

CH3CH2OH+3O2+4KOH═2K2CO3+5H2O CH3CH2OH+3O2+4OH-═2CO32-+5H2O CH3CH2OH-12e-+16OH-═2CO32-+11H2O O2+4e-+2H2O=4OH- 变小 4.6 6.72

【解析】(1)乙醇燃料电池，电解质溶液为KOH溶液，通入氧气的电极为正极，负极为乙醇失电子发生氧化反应，反应式为：CH3CH2OH-12e-+16OH-═2CO32-+11H2O；正极为通O2的极，正极发生还原反应，电极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-，则电池总反应方程式为CH3CH2OH+3O2+4KOH═2K2CO3+5H2O，总离子反应方程式为；CH3CH2OH+3O2+4OH-═2CO32-+5H2O；

(2)负极电极反应式CH3CH2OH-12e-+16OH-═2CO32-+11H2O；正极电极反应式O2+4e-+2H2O=4OH-；

(3燃烧电池工作时，消耗KOH，则电解质溶液PH变小，当反应转移电子1.2mol时，参加反应的乙醇物质的量为0.1mol，质量为0.1mol×46g/mol=4.6g；消耗氧气的物质的量为0.3mol，标况下体积为0.3mol×22.4L/mol=6.72L。

点睛：注意正负极上电极反应式的书写要结合电解质溶液的酸碱性，即使燃料和氧化剂相同，如果电解质溶液不同，电极反应式也不同。本题中通过电子的移动方向知，左半极为负极，右半极为正极；燃料电池中，负极上投放燃料，燃料在负极上失电子发生氧化反应；正极上投放氧化剂，氧化剂在正极上得电子发生还原反应。书写电极反应式应注意以下几点：①电极反应是一种离子反应，遵循书写离子反应的所有规则；②将两极反应的电子得失数配平后，相加得到总反应，总反应减去一极反应即得到另一极反应；③负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物，与溶液的酸碱性有关(如+4价的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在碱性溶液中以CO32-形式存在)；④溶液中不存在O2-：在酸性溶液中它与H+结合成H2O、在碱性或中性溶液中它与水结合成OH-。