Question

3．填空
（1）今有2H₂+O₂═2H₂O反应，构成碱性KOH燃料电池，则负极电极反应式为2H₂+4OH^--4e^-=4H₂O，正极电极反应式是O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-．
（2）若把KOH改为稀H₂SO₄作电解质，则负极电极反应式为H₂-2e^-=2H⁺；正极电极反应式为O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O．
（1）和（2）的电解质不同，反应进行后，其溶液的pH个有什么变化？（1）降低、（2）增大．
（3）若把H₂改为CH₄，用KOH作电解质，则负极电极反应式为CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O；正极电极反应式为2O₂+4H₂O+8e^-=8OH^-．

Answer 1

分析 （1）根据题给总反应式可知，H₂在反应中被氧化，应从负极通入，又因为是KOH溶液，不可能生成H⁺，负极反应为H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O，正极反应为O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
（2）把KOH改为稀H₂SO₄作电解质，溶液中不可能生成OH^-，故负极反应为H₂-2e^-=2H⁺，正极反应为O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O，以此解答该题；
（3）把氢气改为甲烷，负极上甲烷失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，正极上氧气得电子生成氢氧根离子．

解答 解：（1）燃料与氧气燃烧的总化学方程式为2H₂+O₂=2H₂O，电解质溶液呈碱性，所以H₂在反应中被氧化，O₂被还原，H₂应在负极发生反应，O₂在正极反应，负极的电极方程式为H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O，正极的电极反应式为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；产物是水，相当于将氢氧化钾稀释，pH降低，
故答案为：2H₂+4OH^--4e^-=4H₂O，O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
（2）如把KOH改为用稀H₂SO₄作电解质溶液，则负极的电极方程式为：H₂-2e^-=2H⁺，正极：O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O；产物是水，将硫酸稀释，所以pH升高，（1）和（2）的反应进行后，其溶液的pH分别是降低、增大；
故答案为：H₂-2e^-=2H⁺；O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O；（1）降低、（2）增大；
（3）若把H₂改为CH₄，KOH作电解质，负极上甲烷失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O，正极上氧气得电子生成氢氧根离子，即2O₂+4H₂O+8e^-=8OH^-．
故答案为：CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O；2O₂+4H₂O+8e^-=8OH^-．

点评 本题考查原电池工作原理，难度不大，注意依据原电池的原理应用，首先考虑原电池反应所依据的氧化还原反应，再考虑产物与电解质溶液的反应．