Question

燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源。下图为燃料电池的结构示意图，电解质溶液为NaOH溶液，电极材料为疏松多孔的石墨棒。请回答下列问题:

(1)若该燃料电池为氢氧燃料电池。

①a极通入的物质为_____(填物质名称)，电解质溶液中的OH^—移向______极(填”负”或“正”)。

②写出此氢氧燃料电池工作时，负极的电极反应式：______________。

(2)若该燃料电池为甲烷燃料电池。已知电池的总反应为CH₄+2O₂+2OH^-=CO₃^2-+3H₂O

①下列有关说法正确的是___________(填字母代号)。

A.燃料电池将电能转变为化学能

B.负极的电极反应式为CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O

C.正极的电极反应式为O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O

D.通入甲烷的电极发生还原反应

②当消耗甲烷33.6L(标准状况下)时，假设电池的能量转化效率为80％，则导线中转移的电子的物质的量为______mol.

Answer

氢气 负 H2 + 2OH-– 2e- = 2H2O B 9.6

【解析】

(1)

①燃料电池中，负极上失电子发生氧化反应，通入燃料氢气的电极是负极，据图示可知a电极是负极，故a极通入的物质为氢气；原电池中阴离子移向负极故OH-移向负极；

②电解质溶液为NaOH溶液，为碱性环境，故此氢氧燃料电池工作时，负极的电极反应式：H2 – 2e- + 2OH- = 2H2O；

(2)

①A.燃料电池为原电池原理，应为将化学能转变为电能，故A错误；

B.电解质溶液为NaOH溶液，为碱性环境，故负极的电极反应式为CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O，B正确；

C.碱性环境中正极的电极反应式应为：为O2+2H2O +4e-=4OH-，C错误；

D.通入甲烷的电极失电子发生氧化反应，故D错误；

故答案为B。

②据电池的总反应CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O可知：消耗甲烷22.4L(标准状况下)时，假设电池的能量转化效率为100％，则导线中转移的电子的物质的量为8mol，则当消耗甲烷33.6L(标准状况下)时，假设电池的能量转化效率为100％，则导线中转移的电子的物质的量12mol，故电池的能量转化效率为80％时，导线中转移的电子的物质的量为12×0.8 = 9.6mol。