尿素燃料电池反应式(直接尿素燃料电池)

燃料电池电极反应式是什么?

负极反应式为：C3H7OH － 18e- + 5H2O ＝ 3CO2 + 18H+。

这里我们采用电荷守恒的方法来配平更为简单：左边18个正电荷，因此右边H+的系数为18，再根据原子守恒来配H2O的系数正极O2得电子数为4，在酸性条件下结合4个H+生成2个H2O。

电极反应式为：O2 + 4e- + 4H+ ＝ 2H2O。酸性条件下，负极燃料失电子，C元素变为+4价，转化为CO2，H元素转化为H+，正极O2得电子，结合H+转化为水。

碱性条件下，负极燃料失电子，C元素转化为CO32-，+1价的氢元素不能在碱性条件下以离子形态稳定存在，结合OH－生成水；正极O2得电子，结合H2O生成OH-。

电池的原理

电极反应要形成电池必须满足以下条件，化学反应中失去电子的过程即氧化过程和得到电子的过程即还原反应过程必须分隔在两个不同区域中进行，这区别于一般的氧化还原反应;两电极的活性物质进行氧化还原反应时所需的电子必须由外电路传递，这区别于金属腐蚀过程的微电池反应。

电池的电压是正极与负极之间的电势差，具体的关键参数包括开路电压、工作电压、充放电截止电压等。电极电位是指固体材料浸于电解质溶液中，显示出电的效应，即金属的表面与溶液间产生的电位差，这种电位差称为金属在此溶液中的电位或电极电位。

（2014?浙江二模）尿液也能发电，尿素燃料电池结构如图所示，用这种电池既能净化含氨废水，又能发电．下

A、通入氧气的电极为燃料电池的正极，发生还原反应，电流从左侧电极经过负载后流向右侧电极，故A正确；

B、原电池中阳离子向正极移动，则电池工作时H+移向正极，故B错误；

C、负极上是CO（NH2）2失电子生成二氧化碳和氮气，则负极反应式为：CO（NH2）2+H2O-6e-=CO2+N2+6H+，故C正确；

D、电池的总反应式为：2CO（NH2）2+3O2=2CO2+2N2+4H2O，消耗67.2L O2，如果是标准状况，则消耗的氧气的物质的量为3mol，则可以净化2mol CO（NH2）2，故D正确；

故选B．

化学家正在研究尿素动力燃料电池，尿液也能发电．用这种电池直接去除城市废水中的尿素，既能产生净化的水

A、原电池中阳离子向正极移动，则电池工作时H+移向正极，故A错误；

B．该原电池是酸性电解质，质子交换膜只允许氢离子通过，故B错误；

C．负极上是CO（NH2）2失电子生成二氧化碳和氮气，则负极反应式为：CO（NH2）2+H2O-6e-=CO2+N2+6H+，故C正确；

D．电池的总反应式为：2CO（NH2）2+3O2=2CO2+2N2+4H2O，每净化1mol CO（NH2）2，消耗1.5molO2，则在标准状况下氧气为33.6L，由于没说明是标准状况，所以氧气的体积不能求算，故D错误；

故选C．

化学家正在研究尿素动力燃料电池，尿液也能发电。用这种电池直接去除城市废水中的尿素，既能产生净化的水

C

试题分析：A、电池工作时根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原则，H + 移向负电荷较多正极。错误。B、由于尿素反应后得到的是CO 2 气体。在碱性环境部可能有酸性气体CO 2 产生，该电池用的电解质溶液不能是KOH溶液。错误。C、通入尿素的电极是负极解，在负极发生氧化反应。因此在甲电极反应式为：CO（NH 2 ) 2 + H 2 O - 6e － = CO 2 + N 2 + 6H + 。D、电池工作时，理论每有净化1mol CO（NH 2 ) 2 ，消耗 1.5mol的氧气，在标准状况下其体积是33.6 L 。错误。

尿素[CO（NH2）2]是一种非常重要的高氮化肥，以天然气（含H2S）为原料 合成尿素的主要步骤如图1所示（图

（1）反应①发生二氧化碳与碳酸钾溶液反应生成碳酸氢钾，其离子反应为CO32-+CO2+H2O═2HCO3-，故答案为：CO32-+CO2+H2O═2HCO3-；

（2）Fe2S3和H2O与02反应生成氢氧化铁和S，该反应为2Fe2S3+6H2O+3O2═4Fe（OH）3+6S，故答案为：2Fe2S3+6H2O+3O2═4Fe（OH）3+6S；

（3）反应②为合成氨的反应，放热反应，温度升高，平衡逆向移动，则平衡常数K减小；H2NCOONH4中的C原子上没有孤对电子，成键数为3，C原子采取sp2杂化，

故答案为：减小；sp2；    

（4）由C原子守恒可知，CH4～CO2～CO（NH2）2，则生产120t尿素理论上需要CH4为

120×106g

60g/mol

×22.4L/mol×10-3m3=4.48×104m3，故答案为：4.48×104；

（5）尿素燃料电池中尿素再负极上失去电子生成氮气、二氧化碳，负极反应为CO（NH2）2+H2O-6e-═N2↑+CO2↑+6H+，

故答案为：CO（NH2）2+H2O-6e-═N2↑+CO2↑+6H+．

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