Question

近幾年開發的甲醇燃料電池采用鉑作電極催化劑，電池中的質子交換膜只允許質子和水分子通過。其工作原理的示意圖如下：

請回答下列問題：
(1)Pt(a)電極是電池的       極，電極反應式為                       ；Pt(b)電極發生       反應(填“氧化”或“還原”)，電極反應式為                    。
(2)電池的總反應方程式為                                              。
(3)如果該電池工作時電路中通過2 mol電子，則消耗的CH₃OH有       mol。

Answer 1

(1)負　2CH₃OH＋2H₂O－12e^－＝2CO₂↑＋12H^＋　3O₂＋12H^＋＋12e^－=6H₂O
(2)2CH₃OH＋3O₂=2CO₂＋4H₂O
(3)

從示意圖中可以看出電極Pt(a)原料是CH₃OH和水，反應后產物為CO₂和H^＋，CH₃OH中碳元素化合價為－2，CO₂中碳元素化合價為＋4，說明Pt(a)電極上CH₃OH失去電子，電極Pt(a)是負極，則電極Pt(b)是正極，Pt(b)電極原料是O₂和H^＋，反應后的產物為H₂O，氧元素化合價由0→－2，發生還原反應，因為電解質溶液是稀H₂SO₄，可以寫出電池總反應式為2CH₃OH＋3O₂=2CO₂＋4H₂O，再寫出較為簡單的正極反應式：3O₂＋12e^－＋12H^＋=6H₂O，用總反應式減去正極反應式即可得到負極反應式為：2CH₃OH＋2H₂O－12e^－=2CO₂↑＋12H^＋。