Question

(10分)阿波羅宇宙飛船上使用的是氫氧燃料電池，其電池總反應為：2H₂＋O₂===2H₂O.試回答下列問題：
(1)若電解質溶液為KOH溶液，構成燃料電池，則：
①負極反應式為________________，
②工作一段時間后，溶液pH________(填“增大”或“減小”或“不變”)．
(2)如把KOH改為稀H₂SO₄作電解質，則：
①正極反應式為________________，
②工作一段時間后，溶液pH________(填“增大”或“減小”或“不變”)．
(3)如把H₂改為甲烷，KOH作電解質，則正極反應式為____________________．

Answer 1

(1)①2H₂＋4OH^－－4e^－===4H₂O ②減小
(2)① O₂＋4H^＋＋4e^－===2H₂O②　增大　　　　　　(3)O₂＋2H₂O＋4e^－===4OH^－

：
（1）①該反應中氫氣失電子被氧化，氫氣失電子生成氫離子，氫離子和溶液中的氫氧根離子生成水，所以電極反應式為2H₂+4OH^--4e^-=4H₂O；
②隨著反應的進行，生成的水越來越多，溶質氫氧化鉀的量不變，所以導致溶液的濃度降低，所以溶液的pH值減小；
（2）該反應中氫氣失電子被氧化，氫氣失電子生成氫離子，所以電極反應式為2H₂-4e^-═4H⁺；
②氧氣得電子被還原，氧氣得電子和溶液中的氫離子生成水，所以電極反應式為O₂+4H⁺+4e^-═2H₂O；隨著反應的進行，生成的水越來越多，溶質硫酸的量不變，所以導致溶液的濃度降低，所以溶液的pH值增大；
（3）負極上甲烷燃燒生成二氧化碳和水，甲烷失電子發生氧化反應生成二氧化碳，二氧化碳和溶液中的氫氧化鉀反應生成碳酸鉀和水；正極上氧氣得電子和水反應生成氫氧根離子，所以電極反應式為．O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-。