Question

20．如圖為氫氧燃料電池的結構示意圖，電解質溶液為KOH溶液，電極材料為疏松多孔石墨棒．當氧氣和氫氣分別連續(xù)不斷地從兩極通入燃料電池時，便可在閉合回路中不斷地產生電流．這被譽為改變未來世界的十大新科技之一的燃料電池具有無污染、無噪音、高率的特點．試回答下列問題：
（1）圖中通過負載（負載是指用電器）的電子流動方向向右 （填“向左”或“向右”），負極發(fā)生氧化反應（填“氧化”或“還原”），鉀離子向正極定向運動．
（2）寫出氫氧燃料電池工作時的電極反應式負極：H₂+2OH^--2e^-═2H₂O，正極：2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-
（3）電池工作時，負極區(qū)的PH值減�。ㄌ睢霸龃蟆被颉安蛔儭被颉皽p小”），KOH溶液濃度減小（填“增大”或“不變”或“減小”）
（4）若電解質溶液改為稀硫酸，寫出氫氧燃料電池工作時的電極反應式負極：2H₂-4e^-═4H⁺，正極：4H⁺+O₂+4e^-═2H₂O，電池工作時，負極區(qū)的PH值減�。ㄌ睢霸龃蟆被颉安蛔儭被颉皽p小”）．

Answer 1

分析 （1）根據燃料電池的工作原理來判斷電子的流向，負極上是燃料發(fā)生失電子的氧化反應，正極上發(fā)生得電子的還原反應，陽離子移向正極；
（2）在燃料電池中，負極上是燃料發(fā)生失電子的氧化反應，正極上發(fā)生得電子的還原反應，結合電解質環(huán)境來書寫電極反應式；
（3）根據負極區(qū)域的電極反應判斷pH的變化，根據總反應判斷KOH溶液濃度變化；
（4）若電解質溶液改為稀硫酸，負極上是燃料發(fā)生失電子的氧化反應，正極上發(fā)生得電子的還原反應，結合電解質環(huán)境來書寫電極反應式，根據負極區(qū)域的電極反應判斷pH的變化．

解答 解：（1）①根據原電池工作原理，負極上失電子，電子從負極沿外電路流向正極，所以通過負載的電子流動方向是向右，燃料電池的負極是燃料發(fā)生失電子的氧化反應，鉀離子向正極定向運動，故答案為：向右；氧化；正；
（2）正極上氧氣得電子和水生成氫氧根離子，發(fā)生還原反應，所以電極反應式為2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-；負極上失電子和氫氧根離子反應生成水，所以電極反應式為2H₂+4OH^--4e^-═4H₂O；故答案為：H₂+2OH^--2e^-═2H₂O；2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-；
（3）電池工作時，負極區(qū)的電極反應式為2H₂+4OH^--4e^-═4H₂O，消耗氫氧根離子，所以pH減小，總反應方程式為2H₂+O₂═2H₂O，生成水，所以KOH溶液濃度減小，故答案為：減小；減��；
（4）若電解質溶液改為稀硫酸，正極上氧氣得電子和氫離子生成水，發(fā)生還原反應，所以電極反應式為4H⁺+O₂+4e^-═2H₂O；負極上氫氣失電子生成氫離子，所以電極反應式為2H₂-4e^-═4H⁺，生成氫離子，所以pH減小，故答案為：2H₂-4e^-═4H⁺；4H⁺+O₂+4e^-═2H₂O；減小．

點評 本題考查學生原電池的工作原理并以原電池為載體考查了電極反應方程式的書寫，該題較基礎，難度不大．