Question

20．（1）將兩鉑片插入 KOH 溶液中作為電極，在兩極區(qū)分別通入甲烷（或氫氣、一氧化 碳等可燃性氣體）和氧氣構(gòu)成燃料電池，則通入甲烷氣體的電極是原電池的 極，該極 的電極反應(yīng)是CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O，電池工作時的總反應(yīng)的離子方程式是CH₄+2OH^-+2O₂=CO₃^2-+3H₂O．
（2）熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率，因而受到重視，可用 Li₂CO₃ 和 Na₂CO₃ 的熔融鹽混合物作電解質(zhì)，CO 為負(fù)極燃?xì)�，空氣與 CO₂的混合氣體為正極助燃?xì)�，制�?nbsp;650℃下工作的燃料電池，完成下列反應(yīng)式：正極：O₂+2CO₂+4e^-═2CO₃^2-，總反 應(yīng)：2CO+O₂═2CO₂．
（3）鉛蓄電池（原電池）工作時，負(fù)極電極反應(yīng)式為Pb+SO₄^2--2e^-=PbSO₄，工作 后，蓄電池里電解質(zhì)溶液的  pH（填“變大”“變小”或“不變”）變大．

Answer 1

分析 （1）甲烷、氧氣和氫氧化鉀溶液構(gòu)成燃料電池，甲烷易失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，則甲烷所在電極為負(fù)極，氧氣所在電極為正極，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反應(yīng)生成氫氧根離子，在得失電子相等的條件下，將電極反應(yīng)式相加即得電池反應(yīng)式；
（2）該燃料電池中，負(fù)極上CO失電子和碳酸根離子反應(yīng)生成二氧化碳，正極上氧氣得電子和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸根離子，在得失電子相同條件下將正負(fù)極電極反應(yīng)式相加即可得電池反應(yīng)式，據(jù)此分析解答；
（3）鉛蓄電池放電時，Pb在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，PbO₂在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成硫酸鉛；放電過程中硫酸參加反應(yīng)，所以隨著反應(yīng)的進(jìn)行，氫離子濃度減�。�

解答 解：（1）甲烷、氧氣和氫氧化鉀溶液構(gòu)成燃料電池，甲烷易失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，則甲烷所在電極為負(fù)極，氧氣所在電極為正極，負(fù)極上電極反應(yīng)式為CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O，正極上電極反應(yīng)式為為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，在得失電子相等的條件下，將電極反應(yīng)式相加即得電池反應(yīng)式，所以電池反應(yīng)離子方程式為：CH₄+2OH^-+2O₂=CO₃^2-+3H₂O，
故答案為：負(fù)極；CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O；CH₄+2OH^-+2O₂=CO₃^2-+3H₂O；
（2）該熔融鹽燃料電池中，正極上氧氣得電子和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸根離子，電極反應(yīng)式為O₂+2CO₂+4e^-═2 CO₃^2-，負(fù)極上燃料CO失電子和碳酸根離子反應(yīng)生成二氧化碳，電極反應(yīng)式為2CO+2 CO₃^2--4e^-═4CO₂，在得失電子相同條件下將正負(fù)極電極反應(yīng)式相加得電池反應(yīng)式2CO+O₂═2CO₂，
故答案為：O₂+2CO₂+4e^-═2CO₃^2-；2CO+O₂═2CO₂；
（3）鉛蓄電池的電池總反應(yīng)式為：Pb+PbO₂+2H₂SO₄═2PbSO₄+2H₂O，Pb在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，其電極反應(yīng)為：Pb+SO₄^2--2e^-=PbSO₄，放電過程中硫酸參加反應(yīng)，所以隨著反應(yīng)的進(jìn)行，氫離子濃度減小，所以溶液的pH變大，故答案為：Pb+SO₄^2--2e^-=PbSO₄；變大．

點評 本題綜合考查了原電池的內(nèi)容，涉及電極判斷與電極反應(yīng)式書寫等問題，做題時注意從氧化還原的角度判斷原電池的正負(fù)極以及電極方程式的書寫，本題中難點和易錯點為電極方程式的書寫，題目難度中等．