Question

如圖所示，可形成氫氧燃料電池。通常氫氧燃料電池有酸式(當電解質(zhì)溶液為H₂SO₄時)和堿式〔當電解質(zhì)溶液為NaOH(aq)或KOH(aq)時〕兩種。試完成下列問題：

氫氧燃料電池示意圖

(1)酸式電池的電極反應：負極為_________，正極為_________；電池總反應為______________；電解質(zhì)溶液pH的變化_________ (填“變大”“變小”或“不變”)。

(2)堿式電池的電極反應：負極為_________，正極為_________；電池總反應為______________；電解質(zhì)溶液pH的變化：_________(填“變大”“變小”或“不變”)。

Answer 1

解析：本題考查在題目創(chuàng)設的新情景中運用所學電化學知識，解決具體問題的能力。燃料電池所用的介質(zhì)(電解質(zhì)溶液或相當于電解質(zhì)溶液)不同，相應的電極反應就不同；但無論如何書寫，兩電極反應相疊加始終等于燃料的燃燒反應。這也是驗證電極反應是否正確的一種方法。

(1)正極上，O₂得電子變?yōu)镺^2-，溶液中O^2-不能單獨存在，酸性條件下與H⁺結(jié)合生成H₂O。負極上，H₂失電子變?yōu)镠⁺，H⁺進入電解質(zhì)溶液。電池總反應為H₂在O₂中燃燒的反應，由于有水生成，溶液將逐漸變稀，故pH增大。

(2)正極上，O₂得電子變?yōu)镺^2-，溶液中O^2-不能單獨存在，堿性條件下與H₂O分子結(jié)合生成OH^-；負極上，H₂失去電子變?yōu)镠⁺，堿性條件下H⁺不能大量存在，與OH^-結(jié)合生成水。電池總反應也是H₂在O₂中的燃燒反應。同樣，由于有水生成，c(OH^-)變小，pH變小。

答案：(1)2H₂-4e^-4H⁺  O₂+4e^-+4H⁺2H₂O  2H₂+O₂2H₂O  變大

(2)2H₂-4e^-+4OH^-4H₂O

O₂+4e^-+2H₂O4OH^-  2H₂+O₂2H₂O  變小