Question

7．氫氧燃料電池是燃料h₂和o₂起反應將化學能轉變?yōu)殡娔艿难b置．
（1）若電解質是KOH溶液，負極的電極反應式為H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O；反應進行后，溶液的pH將降低（填“升高”“降低”或“基本不變”）．
（2）若改用稀硫酸溶液做導電物質，正極的電極反應式為O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O；反應進行后，溶液pH將升高；（填“升高”“降低”或“基本不變”）．
（3）若需將反應Cu+Fe³⁺=Cu²⁺ Fe²⁺設計成原電池裝置，則負極材料為Cu，正極材料為石墨；，電解質溶液為FeCl₃溶液．
（4）若電解質溶液為濃硫酸溶液，電極材料為Al、Cu，負極上發(fā)生的電極反式為Cu-2e^-=Cu²⁺．

Answer 1

分析 （1）氫氧燃料電池中，通入氫氣的一極為電源的負極，發(fā)生氧化反應，堿性環(huán)境下：H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O，通入氧氣的一極為原電池的正極，堿性環(huán)境下，電極反應式為：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，根據電極反應式來回答；
（2）氫氧燃料電池中，通入氫氣的一極為電源的負極，發(fā)生氧化反應，酸性環(huán)境下，電極反應式為H₂-2e^-=2H⁺，通入氧氣的一極為原電池的正極，酸性環(huán)境下，電極反應式為O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O；
（3）由方程式可知，Cu被氧化，為原電池的負極，則正極可為碳棒或不如Cu活潑的金屬，電解質溶液為氯化鐵溶液，正極發(fā)生還原反應，負極發(fā)生氧化反應，據此分析解答；
（4）若電解質溶液為濃硫酸溶液，電極材料為Al、Cu，金屬鋁遇到濃硫酸會鈍化，負極是金屬銅，發(fā)生失電子的氧化反應，據此回答．

解答 解：（1）氫氧燃料電池中，通入氫氣的一極為電源的負極，發(fā)生氧化反應，堿性環(huán)境下：H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O，通入氧氣的一極為原電池的正極，堿性環(huán)境下，電極反應式為：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，總反應是氫氣和氧氣反應生成水，所以pH增加，
故答案為：H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O；降低；
（2）氫氧燃料電池中，通入氫氣的一極為電源的負極，發(fā)生氧化反應，酸性環(huán)境下，電極反應式為H₂-2e^-=2H⁺，通入氧氣的一極為原電池的正極，酸性環(huán)境下，電極反應式為O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O；總反應是氫氣和氧氣反應生成水，所以pH增加，
故答案為：O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O；升高；
（3）由方程式Cu+2FeCl₃=CuCl₂+2FeCl₂可知，Cu被氧化，為原電池的負極，負極反應為Cu-2e^-=Cu²⁺，正極Fe³⁺被還原，電極方程式為2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺，正極可為碳棒，電解質溶液為氯化鐵，
則原電池裝置圖可設計為，
故答案為：Cu；石墨；FeCl₃溶液；
（4）若電解質溶液為濃硫酸溶液，電極材料為Al、Cu，金屬鋁遇到濃硫酸會鈍化，負極是金屬銅，發(fā)生失電子的氧化反應，Cu-2e^-=Cu²⁺，故答案為：Cu-2e^-=Cu²⁺．

點評 本題考查了原電池的工作原理以及電極反應的書寫知識，明確原電池原理是解本題關鍵，再根據方程式中元素化合價變化確定正負極材料及電解質溶液，同時考查學生分析問題、解決問題的能力，題目難度中等．