Question

(1）今有2H₂+O₂2H₂O反应，构成燃料电池，则负极通的应是____________，正极通的应是____________，电极反应式为：______________、______________。
(2）如把KOH改为稀H₂SO₄作导电物质，则电极反应式为____________、____________，(1）和(2)的电解液不同，反应进行后，其溶液的pH各有何变化？
(3）如把H₂改为甲烷，KOH作导电物质，则电极反应式为____________。

Answer 1

(1)H₂O₂
负极：2H₂+4OH^--4e^-====4H₂O
正极：O₂+2H₂O+4e^-====4OH^-
(2)负极：2H₂-4e^-====4H⁺
正极：O₂+4H⁺+4e^-====2H₂O
(1)中pH变小，(2)中pH变大。
(3)负极：CH₄+10OH^--8e^-+7H₂O
正极：2O₂+4H₂O+8e^-====8OH^-

解决此题的关键是弄清原电池的有关概念，根据电池反应式可知H₂在反应中被氧化，O₂被还原；H₂应在负极上反应，O₂应在正极上反应。又因为是碱性溶液不可能有H⁺参加或生成，故负极反应为：2H₂+4OH^--4e^-====4H₂O，正极反应为：O₂+2H₂O+4e^-====4OH^-。若将导电物质换成酸性溶液，此时应考虑不可能有OH^-参加反应，也不可能有OH^-生成，负极：2H₂-4e^-====4H⁺，正极：O₂+4H⁺+4e^-====2H₂O。由于前者在碱性条件反应，KOH量不变，但工作时H₂O增多，故溶液变稀，pH将变小；而后者为酸溶液，H₂SO₄不变，水增多，溶液酸性变小，故pH将变大。如把H₂改为甲烷用KOH作导电物质，则负极：CH₄+10OH^--8e^-+7H₂O，正极：2O₂+4H₂O+8e^-====8OH^-，此时不会有CO₂放出。