Question

隨著科學技術的進步，人們研制了多種甲醇質子交換膜燃料電池，以滿足不同的需求。
（1）有一類甲醇質子交換膜燃料電池，需將甲醇蒸氣轉化為氫氣，兩種反應原理是
A、CH₃OH(g)＋H₂O(g)＝CO₂(g)＋3H₂(g)        ΔH＝＋49.0kJ/mol
B、CH₃OH(g)＋3/2O₂(g)＝CO₂(g)＋2H₂O(g)     ΔH＝－192.9kJ/mol
又知H₂O(l)＝H₂O(g)  ΔH＝＋44 kJ/mol，請寫出32g的CH₃OH(g)完全燃燒生成液態水的熱化學方程式                                  。
（2）下圖是某筆記本電腦用甲醇質子交換膜燃料電池的結構示意圖。甲醇在催化劑作用下提供質子和電子，電子經外電路、質子經內電路到達另一極與氧氣反應，電池總反應為：2CH₃OH＋3O₂＝2CO₂＋4H₂O。則c電極是        （填“正極”或“負極”），
c電極上發生的電極反應式是                     。

Answer 1

（1）CH₃OH(g)+3/2O₂(g)=CO₂(g)+2H₂O(l)ΔH＝-280.9kJ/mol
（2）負極  CH₃OH+ H₂O -6e^-= CO₂+6H⁺

試題分析：（1）32g的CH₃OH的物質的量是1mol，根據蓋斯定律可得，1mol的甲醇完全燃燒生成液態水放出的熱量=192.9kJ+2×44kJ=280.9kJ。所以32g的CH₃OH(g)完全燃燒生成液態水的熱化學方程式為CH₃OH(g)+3/2O₂(g)=CO₂(g)+2H₂O(l)ΔH＝-280.9kJ/mol
（2）燃料電池中電子由負極流向正極，根據圖中電子的流向判斷，c極是負極，負極為燃料發生氧化反應，該電池中的燃料是甲醇，有質子生成，所以c電極上發生的電極反應式是CH₃OH+ H₂O -6e^-= CO₂+6H⁺