Question

9．（1）根據(jù)氧化還原反應(yīng)2H₂+O₂═2H₂O，設(shè)計(jì)成燃料電池，負(fù)極通的氣體應(yīng)是H₂，正極通的氣體應(yīng)是O₂．
（2）根據(jù)選擇電解質(zhì)溶液的不同，填寫(xiě)下表：

電解質(zhì)溶液	H2SO4溶液	KOH溶液
負(fù)極反應(yīng)式
正極反應(yīng)式
溶液的pH變化

（3）若把H₂改為CH₄，KOH作電解質(zhì)，則負(fù)極反應(yīng)式為CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電池反應(yīng)式可知在反應(yīng)中H₂被氧化，O₂被還原．H₂應(yīng)該在負(fù)極上反應(yīng)，O₂應(yīng)該在正極上反應(yīng)；
（2）酸性溶液，此時(shí)應(yīng)考慮不可能有OH^-生成，所以負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為H₂-2e^-=2H⁺，正極發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O，生成水導(dǎo)致氫離子濃度減少，pH增大；H₂應(yīng)該在負(fù)極上反應(yīng)，O₂應(yīng)該在正極上反應(yīng)，又因?yàn)槭菈A性溶液，不可能有H⁺參加或生成，生成水導(dǎo)致氫氧根離子的濃度減��；
（3）如把H₂改為甲烷，KOH溶液做電解質(zhì)，甲烷在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)在堿溶液中生成碳酸鹽．

解答 解：（1）根據(jù)電池反應(yīng)式可知在反應(yīng)中H₂被氧化，O₂被還原．H₂應(yīng)該在負(fù)極上反應(yīng)，O₂應(yīng)該在正極上反應(yīng)，故答案為：H₂；O₂；
（2）酸性溶液，此時(shí)應(yīng)考慮不可能有OH^-生成，所以負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為H₂-2e^-=2H⁺，正極發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O，生成水導(dǎo)致氫離子濃度減少，pH增大，所以H₂SO₄溶液：負(fù)極：H₂-2e^-=2H⁺；正極：O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O；溶液的pH變化：增大；
H₂應(yīng)該在負(fù)極上反應(yīng)，O₂應(yīng)該在正極上反應(yīng)，正極的電極反應(yīng)為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；又因?yàn)槭菈A性溶液，不可能有H⁺參加或生成，故負(fù)極的電極反應(yīng)為H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O，生成水導(dǎo)致氫氧根離子的濃度減小，所以溶液的pH減小，所以KOH溶液：負(fù)極：H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O；正極：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；溶液的pH變化：減小，
故答案為：

電解質(zhì)溶液	H2SO4溶液	KOH溶液
負(fù)極反應(yīng)式	H2-2e-=2H+	H2-2e-+2OH-=2H2O
正極反應(yīng)式	O2+4H++4e-=2H2O	O2+2H2O+4e-=4OH-
溶液的pH變化	增大	減小

；
（3）如把H₂改為甲烷，KOH溶液做電解質(zhì)，氧氣在正極得到電子生成氫氧根離子，則正極為2O₂+4H₂O+8e^-=8OH^-，甲烷失電子在堿溶液中反應(yīng)，甲烷在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)在堿溶液中生成碳酸鹽，此時(shí)不會(huì)有CO₂放出；負(fù)極為CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O，
故答案為：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了原電池原理、組成、電極名稱和電極反應(yīng)的分析判斷，注意不同電解質(zhì)溶液中電極反應(yīng)產(chǎn)物的書(shū)寫(xiě)，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．