Question

可以将氧化还原反应2H₂+O₂2H₂O设计成原电池。
(1)利用氢气和氧气、氢氧化钾溶液构成燃料电池,则负极通的气体应是　　　　　　　,正极通的气体就是　　　　,电极反应为:正极　　　　　　　,负极　　　　　　　　。 
(2)如果把KOH改为稀硫酸作电解质,则电极反应为:正极:　　　　　　,负极:　　　　　　　　。 
(3)(1)和(2)的电解质溶液不同,反应进行后,其溶液的pH各有何变化?　　　　　　　　　　。 
(4)如把H₂改为甲烷,KOH溶液作电解质溶液,则电极反应为:正极:　　　　　　　　　　,负极:　　　　　　　　　　。 

Answer 1

(1)H₂　O₂　O₂+2H₂O+4e^-4OH^-　H₂+2OH^--2e^-2H₂O
(2)O₂+4H⁺+4e^-2H₂O　2H₂-4e^-4H⁺
(3)前者变小,后者变大
(4)2O₂+4H₂O+8e^-8OH^-　CH₄+10OH^--8e^-C+7H₂O

(1)根据电池反应可知在反应中H₂被氧化,O₂被还原。H₂应该在负极上反应,O₂应该在正极上反应,又因为是碱性溶液不可能有H⁺参加或生成,故负极的电极反应为2H₂+4OH^--4e^-4H₂O,正极的电极反应为O₂+2H₂O+4e^-4OH^-。
(2)若将电解质溶液换为酸性溶液,此时应考虑不可能有OH^-参加或生成,故负极的电极反应为2H₂-4e^-4H⁺,正极的电极反应为O₂+4H⁺+4e^-2H₂O。
(3)由于前者在碱性条件下反应,KOH的量不变,但工作时H₂O增多,故溶液变稀,pH将变小;而后者为酸溶液,H₂SO₄的量不变,H₂O增多,故溶液变稀,pH将变大。
(4)如把H₂改为甲烷,KOH溶液作电解质,则正极反应为2O₂+4H₂O+8e^-8OH^-;负极反应为CH₄+10OH^--8e^-C+7H₂O,此时不会有CO₂放出。