Question

3．填空
（1）今有2H₂+O₂═2H₂O反應(yīng)，構(gòu)成堿性KOH燃料電池，則負極電極反應(yīng)式為2H₂+4OH^--4e^-=4H₂O，正極電極反應(yīng)式是O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-．
（2）若把KOH改為稀H₂SO₄作電解質(zhì)，則負極電極反應(yīng)式為H₂-2e^-=2H⁺；正極電極反應(yīng)式為O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O．
（1）和（2）的電解質(zhì)不同，反應(yīng)進行后，其溶液的pH個有什么變化？（1）降低、（2）增大．
（3）若把H₂改為CH₄，用KOH作電解質(zhì)，則負極電極反應(yīng)式為CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O；正極電極反應(yīng)式為2O₂+4H₂O+8e^-=8OH^-．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)題給總反應(yīng)式可知，H₂在反應(yīng)中被氧化，應(yīng)從負極通入，又因為是KOH溶液，不可能生成H⁺，負極反應(yīng)為H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O，正極反應(yīng)為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
（2）把KOH改為稀H₂SO₄作電解質(zhì)，溶液中不可能生成OH^-，故負極反應(yīng)為H₂-2e^-=2H⁺，正極反應(yīng)為O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O，以此解答該題；
（3）把氫氣改為甲烷，負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，正極上氧氣得電子生成氫氧根離子．

解答 解：（1）燃料與氧氣燃燒的總化學方程式為2H₂+O₂=2H₂O，電解質(zhì)溶液呈堿性，所以H₂在反應(yīng)中被氧化，O₂被還原，H₂應(yīng)在負極發(fā)生反應(yīng)，O₂在正極反應(yīng)，負極的電極方程式為H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O，正極的電極反應(yīng)式為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；產(chǎn)物是水，相當于將氫氧化鉀稀釋，pH降低，
故答案為：2H₂+4OH^--4e^-=4H₂O，O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
（2）如把KOH改為用稀H₂SO₄作電解質(zhì)溶液，則負極的電極方程式為：H₂-2e^-=2H⁺，正極：O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O；產(chǎn)物是水，將硫酸稀釋，所以pH升高，（1）和（2）的反應(yīng)進行后，其溶液的pH分別是降低、增大；
故答案為：H₂-2e^-=2H⁺；O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O；（1）降低、（2）增大；
（3）若把H₂改為CH₄，KOH作電解質(zhì)，負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，電極反應(yīng)式為CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O，正極上氧氣得電子生成氫氧根離子，即2O₂+4H₂O+8e^-=8OH^-．
故答案為：CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O；2O₂+4H₂O+8e^-=8OH^-．

點評 本題考查原電池工作原理，難度不大，注意依據(jù)原電池的原理應(yīng)用，首先考慮原電池反應(yīng)所依據(jù)的氧化還原反應(yīng)，再考慮產(chǎn)物與電解質(zhì)溶液的反應(yīng)．