Question

20．如圖為氫氧燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，電極材料為疏松多孔石墨棒．當(dāng)氧氣和氫氣分別連續(xù)不斷地從兩極通入燃料電池時(shí)，便可在閉合回路中不斷地產(chǎn)生電流．這被譽(yù)為改變未來(lái)世界的十大新科技之一的燃料電池具有無(wú)污染、無(wú)噪音、高率的特點(diǎn)．試回答下列問(wèn)題：
（1）圖中通過(guò)負(fù)載（負(fù)載是指用電器）的電子流動(dòng)方向向右 （填“向左”或“向右”），負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)（填“氧化”或“還原”），鉀離子向正極定向運(yùn)動(dòng)．
（2）寫(xiě)出氫氧燃料電池工作時(shí)的電極反應(yīng)式負(fù)極：H₂+2OH^--2e^-═2H₂O，正極：2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-
（3）電池工作時(shí)，負(fù)極區(qū)的PH值減�。ㄌ睢霸龃蟆被颉安蛔儭被颉皽p小”），KOH溶液濃度減小（填“增大”或“不變”或“減小”）
（4）若電解質(zhì)溶液改為稀硫酸，寫(xiě)出氫氧燃料電池工作時(shí)的電極反應(yīng)式負(fù)極：2H₂-4e^-═4H⁺，正極：4H⁺+O₂+4e^-═2H₂O，電池工作時(shí)，負(fù)極區(qū)的PH值減�。ㄌ睢霸龃蟆被颉安蛔儭被颉皽p小”）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)燃料電池的工作原理來(lái)判斷電子的流向，負(fù)極上是燃料發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，正極上發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，陽(yáng)離子移向正極；
（2）在燃料電池中，負(fù)極上是燃料發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，正極上發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，結(jié)合電解質(zhì)環(huán)境來(lái)書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式；
（3）根據(jù)負(fù)極區(qū)域的電極反應(yīng)判斷pH的變化，根據(jù)總反應(yīng)判斷KOH溶液濃度變化；
（4）若電解質(zhì)溶液改為稀硫酸，負(fù)極上是燃料發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，正極上發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，結(jié)合電解質(zhì)環(huán)境來(lái)書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式，根據(jù)負(fù)極區(qū)域的電極反應(yīng)判斷pH的變化．

解答 解：（1）①根據(jù)原電池工作原理，負(fù)極上失電子，電子從負(fù)極沿外電路流向正極，所以通過(guò)負(fù)載的電子流動(dòng)方向是向右，燃料電池的負(fù)極是燃料發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，鉀離子向正極定向運(yùn)動(dòng)，故答案為：向右；氧化；正；
（2）正極上氧氣得電子和水生成氫氧根離子，發(fā)生還原反應(yīng)，所以電極反應(yīng)式為2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-；負(fù)極上失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成水，所以電極反應(yīng)式為2H₂+4OH^--4e^-═4H₂O；故答案為：H₂+2OH^--2e^-═2H₂O；2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-；
（3）電池工作時(shí)，負(fù)極區(qū)的電極反應(yīng)式為2H₂+4OH^--4e^-═4H₂O，消耗氫氧根離子，所以pH減小，總反應(yīng)方程式為2H₂+O₂═2H₂O，生成水，所以KOH溶液濃度減小，故答案為：減小；減��；
（4）若電解質(zhì)溶液改為稀硫酸，正極上氧氣得電子和氫離子生成水，發(fā)生還原反應(yīng)，所以電極反應(yīng)式為4H⁺+O₂+4e^-═2H₂O；負(fù)極上氫氣失電子生成氫離子，所以電極反應(yīng)式為2H₂-4e^-═4H⁺，生成氫離子，所以pH減小，故答案為：2H₂-4e^-═4H⁺；4H⁺+O₂+4e^-═2H₂O；減小．

點(diǎn)評(píng) 本題考查學(xué)生原電池的工作原理并以原電池為載體考查了電極反應(yīng)方程式的書(shū)寫(xiě)，該題較基礎(chǔ)，難度不大．