Question

阿波罗宇宙飞船上使用的是氢氧燃料电池，其电池总反应为：2H₂+O₂═2H₂O．试回答下列问题：
（1）若电解质溶液为KOH溶液，构成燃料电池，则：
①负极反应式为______
②正极反应式为______
③工作一段时间后，溶液pH______（填“增大”或“减小”或“不变”）
（2）如把KOH改为稀H₂SO₄作电解质，则：
①负极反应式为______
②正极反应式为______
③工作一段时间后，溶液pH______（填“增大”或“减小”或“不变”）．
（3）如把H₂改为甲烷，KOH作电解质，则正极反应式为______．

Answer 1

【答案】分析：（1）（2）根据反应2H₂+O₂=2H₂O可知，反应中氢气失电子被氧化，应在负极上的反应，氧气得电子被还原，应在正极上的反应，根据得失电子及反应类型写出相应的电极反应式，根据溶液中氢离子浓度的变化判断溶液PH值的变化．
（3）甲烷燃烧生成二氧化碳和水，甲烷失电子发生氧化反应生成二氧化碳，所以是在负极上的反应；氧气在正极上得电子发生还原反应，氧气得电子和水反应生成氢氧根离子．
解答：解：（1）①该反应中氢气失电子被氧化，氢气失电子生成氢离子，氢离子和溶液中的氢氧根离子生成水，所以电极反应式为2H₂+4OH^--4e^-=4H₂O．
②氧气得电子被还原，氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，所以电极反应式为O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-．
③随着反应的进行，生成的水越来越多，溶质氢氧化钾的量不变，所以导致溶液的浓度降低，所以溶液的PH值减小．
故答案为：①2H₂+4OH^--4e^-=4H₂O；②O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-； ③减小．
（2）该反应中氢气失电子被氧化，氢气失电子生成氢离子，所以电极反应式为2H₂-4e^-═4H⁺
②氧气得电子被还原，氧气得电子和溶液中的氢离子生成水，所以电极反应式为O₂+4H⁺+4e^-═2H₂O；
③随着反应的进行，生成的水越来越多，溶质硫酸的量不变，所以导致溶液的浓度降低，所以溶液的PH值增大．
故答案为：①2H₂-4e^-═4H⁺；②O₂+4H⁺+4e^-═2H₂O；③增大．
（3）负极上甲烷燃烧生成二氧化碳和水，甲烷失电子发生氧化反应生成二氧化碳，二氧化碳和溶液中的氢氧化钾反应生成碳酸钾和水；
正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，所以电极反应式为．O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-．
故答案为：O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-．
点评：本题考查了原电池原理和电极反应式的书写，难度不大，要注意的是写电极反应式要结合电解质溶液，如果电解质溶液不同，即使原料相同，电极反应式也不同，如氢氧燃料电池，当电解质为酸或碱，电极反应式不同．