Question

被譽為改變未來世界的十大新科技之一的燃料電池具有無污染、無噪音、高效率的特點．右圖為氫氧燃料電池的結構示意圖，電解質溶液為KOH溶液，電極材料為疏松多孔石墨棒．當氧氣和氫氣分別連續不斷地從正、負兩極通入燃料電池時，便可在閉合回路中不斷地產生電流．試回答下列問題：

（1） 寫出氫氧燃料電池工作時正極電極反應方程式：
___________                            。
（2）如果該氫氧燃料電池每轉移0.1mol電子，消耗標準狀況下_______L氧氣。    
（3） 若將此燃料電池改進為直接以甲烷和氧氣為原料進行工作時，負極反應式為_______。 電池總離子反應方程式為___________________________。

Answer 1

（1）2H₂O＋O₂＋4e^－=4OH^－ （2分）
（2）0.56L（2分）
（3）CH₄＋10OH^－－8e^－=CO₃^2-＋7H₂O （2分）
CH₄＋2O₂＋2OH^－=CO₃^2-＋3H₂O（2分）

解析試題分析：因為氫氧燃料電池的電解質溶液為堿性，所以正極反應式為2H₂O＋O₂＋4e^－=4OH^－，且每轉移1mol電子，消耗標準狀況下氧氣5.6L，所以轉移0.1mol電子時，消耗標準狀況下氧氣0.56L,當以甲烷為燃料時，甲烷為負極反應物，電極反應式為CH₄＋10OH^－－8e^－=CO₃^2-＋7H₂O，正極反應式為2O₂+4H₂O+8e^-=8OH^-,兩個電極反應式合并為電池的總反應CH₄＋2O₂＋2OH^－=CO₃^2-＋3H₂O。
考點：原電池反應方程式的書寫及相關計算。