Question

质子（H⁺）交换膜燃料电池（PEMFC）是以氢气和氧气为原料将化学能转化为电能的装置（如图）．利用只允许H⁺通过的质子交换膜将两极隔开，H₂和O₂分别在不同电极发生反应，正、负极反应式可表示为：O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O，2H₂-4e^-=4H⁺（其中e^-表示电子）．则电池工作时的总反应式可表示为    ．该装置中用于导电的电解质溶液是H₂SO₄溶液（pH=a），则工作一段时间后（不考虑水蒸发，且认为生成的产物在电解质溶液中），溶液pH范围可表示为    ．

Answer 1

【答案】分析：分析题中信息得出电池工作的原理是氢气与氧气反应生成水的过程，水增多，使硫酸溶液pH增大．
解答：解：由题中信息正、负极反应式可表示为：O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O，2H₂-4e^-=4H⁺可知电池工作原理实质是氢气与氧气结合成水的过程，故化学方程式为2H₂+O₂=2H₂O，该装置中由于水的生成而使硫酸溶液的浓度变小，因此pH值增大，但还是酸溶液，pH一定小于7．
故答案为：2H₂+O₂=2H₂O；a＜pH＜7；
点评：酸溶液中加水稀释PH增大，但还是酸溶液，仍然显酸性．碱溶液加水稀释PH减少，但还是碱溶液，仍然显碱性．