Question

化学在能源开发与利用中起着十分关键的作用。氢气是一种新型的绿色能源，又是一种重要的化工原料。

Ⅰ.氢氧燃料电池能量转化率高，具有广阔的发展前景。现用氢氧燃料电池进行如图所示的实验(图中所用电极均为惰性电极)：

(1)对于氢氧燃料电池，下列表达不正确的是 。

A.a电极是负极，OH-移向负极

B.b电极的电极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-

C.电池总反应式为：2H2+O22H2O

D.电解质溶液的pH保持不变

E.氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置

(2)上图装置中盛有100 mL 0.1 mol·L-1 AgNO3溶液，当氢氧燃料电池中消耗氢气112 mL(标准状况下)时，此时图中装置中溶液的pH= (溶液体积变化忽略不计)。

Ⅱ.已知甲醇的燃烧热ΔH为-726.5 kJ·mol-1，在直接以甲醇为燃料的电池中，电解质溶液为酸性，负极的反应式为 ，正极的反应式为 。

理想状态下，该燃料电池消耗1 mol甲醇所能产生的最大电能为702.1 kJ,则该燃料电池的理论效率为 (燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比)。

 

Answer 1

Ⅰ.(1)C、D (2)1

Ⅱ.CH3OH+H2O-6e-=CO2↑+6H+ O2+4H++4e-=2H2O 96.6%

【解析】Ⅰ.(1)C项反应条件不是点燃，C项错；随着燃料电池的不断反应，水越来越多，KOH溶液浓度逐渐减小，pH逐渐减小，故D错。

(2)右池为电解池，其电极反应为：阳极：4OH--4e-=O2↑+2H2O，阴极：4Ag++ 4e-=4Ag，当氢氧燃料电池中消耗氢气112 mL(标准状况下)时，转移电子数为0.01 mol，右池中共消耗0.01 mol OH-，故生成0.01 mol H+，c(H+)= =0.1 mol/L，pH=1。

Ⅱ.该燃料电池的理论效率=702.1 kJ/726.5 kJ×100%≈96.6%。