Question

【題目】（1）將兩鉑片插入KOH溶液中作為電極，在兩極區分別通入甲烷(或氫氣、一氧化碳等可燃性氣體)和氧氣構成燃料電池，則通入甲烷氣體的一極是原電池的____極，該極的電極反應式是____，電池工作時的總反應的離子方程式是_____。

（2）熔融鹽燃料電池具有高的發電效率，因而受到重視，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物作電解質，CO為負極氣體，空氣與CO2的混合氣體為正極氣體，制得650 ℃下工作的燃料電池，完成下列反應式：

正極：_______，

負極：2CO＋2CO32-－4e－=4CO2。

總反應：______。

（3）鉛蓄電池放電時，總反應為PbO2＋Pb＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O，由此可以判斷：

①原電池的電極材料：負極：__。

②電極反應式：正極：PbO2＋4H＋＋SO42-＋2e－=PbSO4＋2H2O，負極反應式為_______。

③工作后，鉛蓄電池里電解質溶液的pH____(填“變大”“變小”或“不變”)，理由是_____。

Answer 1

【答案】負極 CH4－8e－＋10OH－=CO32-＋7H2O CH4＋2O2＋2OH－=CO32-＋3H2O O2＋2CO2＋4e－=2CO32- 2CO＋O22CO2 Pb Pb－2e－＋SO42-=PbSO4 變大 鉛蓄電池在放電過程中消耗了H2SO4

【解析】

（1）甲烷、氧氣和氫氧化鉀溶液構成燃料電池，甲烷易失電子發生氧化反應，則甲烷所在電極為負極，氧氣所在電極為正極，負極上甲烷失電子和氫氧根離子反應生成碳酸根離子和水，正極上氧氣得電子和水反應生成氫氧根離子，在得失電子相等的條件下，將電極反應式相加即得電池反應式；

（2）該燃料電池中，正極上氧氣得電子和二氧化碳反應生成碳酸根離子，在得失電子相同條件下將正負極電極反應式相加即可得電池反應式，據此分析解答；

（3）在原電池中得電子化合價降低的作正極；Pb為負極，負極上Pb失電子和硫酸根離子反應生成硫酸鉛；根據方程式知，硫酸參加反應生成硫酸鉛沉淀和水，所以溶液中氫離子濃度降低。

（1）根據上述分析可知，負極上電極反應式為CH4－8e－＋10OH－=CO32-＋7H2O，正極上電極反應式為為O2+2H2O+4e-=4OH-，在得失電子相等的條件下，將電極反應式相加即得電池反應式，所以電池反應離子方程式為：CH4＋2O2＋2OH－=CO32-＋3H2O，
故答案為：負極；CH4－8e－＋10OH－=CO32-＋7H2O；CH4＋2O2＋2OH－=CO32-＋3H2O；

（2）該熔融鹽燃料電池中，正極上氧氣得電子和二氧化碳反應生成碳酸根離子，電極反應式為O2＋2CO2＋4e－=2CO32-，又負極電極反應式為2CO+2CO32-4e═4CO2，在得失電子相同條件下將正負極電極反應式相加得電池反應式2CO＋O22CO2，

故答案為：O2＋2CO2＋4e－=2CO32-;2CO＋O22CO2；

（3）①在原電池中得電子化合價降低的作正極，放電時，Pb元素化合價由0價、+4價變為+2價，所以Pb作負極、PbO2作正極，故答案為：Pb；
②Pb為負極，負極上Pb失電子和硫酸根離子反應生成硫酸鉛，電極反應式為Pb+SO42--2e-═PbSO4；
③根據方程式知，硫酸參加反應生成硫酸鉛沉淀和水，所以溶液濃度降低，溶液中氫離子濃度降低，則溶液的pH變大，故答案為：變大；鉛蓄電池在放電過程中消耗了H2SO4。