Question

今有2H₂+O₂═2H₂O反應(yīng)，構(gòu)成燃料電池，該燃料電池是一種高效、低污染的新型電池，主要用于航天領(lǐng)域．它的電極材料一般為活性電極，具有很強(qiáng)的催化活性，如鉑電極、活性炭電極等．
（1）當(dāng)用酸性電解質(zhì)時，電極反應(yīng)為：正極：

 

；
（2）當(dāng)用堿性電解質(zhì)時，電極反應(yīng)式為：負(fù)極：

 

；
（3）用固體氧化物作電解質(zhì)時，電極反應(yīng)式為：負(fù)極：

 

，正極：

 

；
（4）如把H₂改CH₄，KOH作導(dǎo)電物質(zhì)則電極反應(yīng)為：負(fù)極

 

，正極

 

，總反應(yīng)式

 

．

Answer 1

考點：原電池和電解池的工作原理,化學(xué)電源新型電池

專題：電化學(xué)專題

分析：（1）酸性氫氧燃料電池中，負(fù)極上氫氣失電子生成氫離子、正極上氧氣得電子和氫離子反應(yīng)生成水；
（2）堿性氫氧燃料電池中，負(fù)極上氫氣失電子和氫氧根離子生成水，正極上氧氣得電子和水生成氫氧根離子；
（3）固體氧化物作電解質(zhì)時，負(fù)極上氫氣失電子和氧離子生成水，正極上氧氣得電子生成氧離子；
（4）甲烷堿性燃料電池中，負(fù)極上甲烷失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成碳酸根離子和水，正極上氧氣得電子和水生成氫氧根離子．

解答： 解：（1）酸性氫氧燃料電池中，負(fù)極上氫氣失電子生成氫離子、正極上氧氣得電子和氫離子反應(yīng)生成水，正極電極反應(yīng)式為O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O，故答案為：O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O；
（2）堿性氫氧燃料電池中，負(fù)極上氫氣失電子和氫氧根離子生成水，正極上氧氣得電子和氫離子生成水，負(fù)極反應(yīng)式為2H₂+4OH^--4e^-=4H₂O  或 H₂+2OH^--2e^-=2H₂O，故答案為：2H₂+4OH^--4e^-=4H₂O或H₂+2OH^--2e^-=2H₂O；
（3）固體氧化物作電解質(zhì)時，負(fù)極上氫氣失電子和氧離子生成水，正極上氧氣得電子生成氧離子，負(fù)極反應(yīng)為2H₂-4e^-+2O^2-=2H₂O，正極反應(yīng)為O₂+4e^-=2O^2-，故答案為：2H₂-4e^-+2O^2-=2H₂O；O₂+4e^-=2O^2-；
（4）甲烷堿性燃料電池中，負(fù)極上甲烷失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成碳酸根離子和水，正極上氧氣得電子和水生成氫氧根離子，負(fù)極反應(yīng)為CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O，正極反應(yīng)為2O₂+4H₂O+8e^-=8OH^-，電池反應(yīng)式為；CH₄+2O₂+2KOH=K₂CO₃+3H₂O，
故答案為：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O；2O₂+4H₂O+8e^-=8OH^-；CH₄+2O₂+2KOH=K₂CO₃+3H₂O．

點評：本題考查了原電池原理，涉及電極反應(yīng)式的書寫，根據(jù)正負(fù)極上得失電子再結(jié)合電解質(zhì)溶液酸堿性書寫電極反應(yīng)式，電解質(zhì)溶液酸堿性不同，其電極反應(yīng)式不同，為易錯點．