Question

【題目】燃料電池具有能量利用率高、可連續(xù)使用和污染輕等優(yōu)點(diǎn),已成為一種發(fā)展前景十分廣闊的化學(xué)電源。氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池,它可以使用不同的電解質(zhì),如酸式、堿式、熔融碳酸鹽、固體電解質(zhì)等。回答以下問(wèn)題。

(1)通人氧氣的一極為___________極,若電解質(zhì)溶液為硫酸溶液,負(fù)極反應(yīng)式為____________,若電解質(zhì)溶液為KOH溶液,正極反應(yīng)式為____________。

(2)若將氫氣改為CH4,電解質(zhì)溶液為KOH溶液,此時(shí)負(fù)極反應(yīng)式為__________,一段時(shí)間后,電解質(zhì)溶液的OH-的濃度將____________(填“增大”“減小”或“不變”)。

(3)肼(N2H4)-空氣燃料電池是一種堿性燃料電池,電解質(zhì)溶液是20%30%的KOH溶液。已知N2H4燃燒產(chǎn)物之一為空氣中含量最高的一種氣體。肼-空氣燃料電池放電時(shí)負(fù)極的電極反應(yīng)式為___________________.

Answer 1

【答案】正 H2-2e-=2H+ O2+4e-+2H2O=4OH- CH4+10OH--8e-=+7H2O 減少 N2H4+4OH--4e-=4H2O+N2

【解析】

燃料電池中，通入氧氣的一極，得電子，化合價(jià)降低，做電池的正極；電池的負(fù)極，根據(jù)電解質(zhì)溶液的不同，產(chǎn)物則不同。

(1)燃料電池中通入氧氣的一極，氧氣作氧化劑，則通入氧化劑的一極為正極，故氫氧燃料電池中通入氧氣的一極為正極；H2失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，若電解質(zhì)溶液為硫酸溶液，則負(fù)極反應(yīng)式為H2-2e-=2H+；O2得電子發(fā)生還原反應(yīng)，若電解質(zhì)溶液為KOH溶液，正極反應(yīng)式為O2+4e-+2H2O=4OH-。

(2)若將氫氣改為CH4，CH4中-4價(jià)C元素被氧化為+4價(jià)，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，負(fù)極反應(yīng)式為CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O；總反應(yīng)式為CH4+2OH-+2O2=CO32-+3H2O，反應(yīng)消耗OH-，一段時(shí)間后溶液c(OH-)減小。

(3)肼(N2H4)-空氣堿性燃料電池，總反應(yīng)式為N2H4+4OH--4e-=4H2O+N2，負(fù)極上N2H4失電子，氫氧根離子參與反應(yīng)，生成水和氮?dú)猓��?fù)極反應(yīng)式為N2H4+4OH--4e-=4H2O+N2。