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科学家预言,燃料电池是21世纪获得电能的重要途径.一种甲烷燃料电池是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
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更新时间:2024-04-24 08:26:49
问题描述:

科学家预言,燃料电池是21世纪获得电能的重要途径.一种甲烷燃料电池是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,其电极反应式为______.

Pt(b)电极发生______反应(填“氧化”或“还原”),其电极反应式为______.

(2)如果该电池工作时电路中通过2mol电子,则消耗CH4的物质的量为______mol.

(3)25℃、101kPa时,若CH4在氧气中直接燃烧生成1mol水蒸气放热401kJ,写出该反应的热化学方程式______;若lg水蒸气转化成液态水放热2.445kJ,则CH4的燃烧热为______kJ/mol.

芦婷婷回答:
  (1)该原电池中质子交换膜只允许质子和水分子通过,说明电解质溶液为酸性溶液,燃料电池中,通入燃料的电极为负极,负极上甲烷失电子和水反应生成二氧化碳和氢离子,电极反应式为:CH4-8e-+2H2O=8H++CO2,通入氧化剂的电极为正极,正极上氧气得电子和氢离子反应生成水而发生还原反应,   电极反应式为2O2+8e-+8H+=4H2O,   故答案为:负;CH4-8e-+2H2O=8H++CO2;还原;2O2+8e-+8H+=4H2O;   (2)负极上电极反应式为CH4-8e-+2H2O=8H++CO2,根据甲烷和转移电子之间的关系式知,该电池工作时电路中通过2mol电子则消耗CH4的物质的量=2mol8×1
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