Question

(1)现有以Pt为电极的氢氧燃料电池和以Pt为电极的电解池。若燃料电池和电解池中都为氢氧化钠溶液，则：

①燃料电池中两极上进行的电极反应分别为

a.正极_____________________________________________；

b.负极_____________________________________________。

②电解池中两极上进行的电极反应分别为

a.阴极_____________________________________________；

b.阳极_____________________________________________。

(2)将(1)中的“氢氧化钠溶液”改为“硫酸溶液，”其他同(1)，试写出答案。

(3)若燃料电池中电解质溶液为氢氧化钠溶液，但向负极通入的气体不是氢气，而是一氧化碳(或甲烷，或乙烯，或乙炔)，则原电池中两极上进行的电极反应、电池总反应和电解质溶液pH的变化分别是：

当通入一氧化碳时：

a.正极_____________________________________________；

b.负极_____________________________________________；

c.电池总反应为_____________________________________；

d.电解质溶液pH的变化为_________。(填“增大”“减小”或“不变”)

Answer 1

(1)解析：燃料电池中，O₂得到电子变为O^2-，O^2-与H₂O分子结合生成OH^-，H₂失去电子变为H⁺，H⁺在碱性溶液中与OH^-结合生成H₂O。

    燃料电池中，阴极吸引阳离子H⁺和Na⁺，H⁺得到电子变为H₂，阳极吸引阴离子OH^-，OH^-失去电子变成H₂O，放出O₂。

答案：①O₂+4e^-+2H₂O4OH^-  H₂+2OH^-2H₂O+2e^-

②2H⁺+2e^-H₂↑  4OH^-2H₂O+O₂↑+4e^-

(2)解析：燃料电池中，O₂得到电子变为O^2-，O^2-在酸性溶液中与H⁺结合生成H₂O，H₂失去电子变为H⁺，H⁺与酸性溶液不反应。

    电解池中，阴极吸引阳离子H⁺，H⁺得到电子变为H₂，阳极吸引阴离子OH^-和，OH^-失去电子变成H₂O，放出O₂。

电解池中，虽然氢氧化钠变成了硫酸，但电极反应不变。?

答案：①O₂+4e^-+4H⁺2H₂O  H₂2H⁺+2e^-

②2H⁺+2e^-H₂↑  4OH^-2H₂O+O₂↑+4e^-

(3)解析：燃料电池中，负极通入的气体为含碳燃料，在负极区被氧化，碳元素将被氧化到它的最高价态：+4价，而+4价的碳又不能单独存在，在其常见存在形式CO₂和中，产物究竟是哪个，O原子由谁来提供？答案应结合负极环境寻找，由于负极溶液显碱性，所以不会有CO₂逸出，氧化产物应为，中的O原子是由OH^-提供的。

    燃料电池的正极反应不因负极燃料的改变而改变。

    判断电解质溶液pH的变化，写出电池总反应便知。将正负电极反应式叠加便得电池总反应，叠加正负电极反应式时，要注意电子得失守恒。

答案：a.O₂+4e^-+2H₂O4OH^-  b.CO+4OH^-+2H₂O+2e^-

c.2CO+O₂+4OH^-+2H₂O  d.减小