Question

可以将氧化还原反应2H₂＋O₂===2H₂O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，则负极通入的气体应是________，正极通入的气体就是________，电极反应式为：正极________________，负极________________。

(2)如把KOH改为稀硫酸做电解质，则电极反应式为：正极                                    ，负极__________________________。

(3)(1)和(2)的电解溶液不同，反应进行后，其溶液的pH各有何变化？                                                                                    。

(4)如把H₂改为甲烷，KOH溶液做电解质溶液，则电极反应式为：正极____________________________，负极________________________________。

 

Answer 1

【答案】

(1)H₂　O₂　O₂＋2H₂O＋4e^－→4OH^－　H₂＋2OH^－→2H₂O＋2e^－

(2)O₂＋4H^＋＋4e^－→2H₂O　H₂→2H^＋＋2e^－

(3)前者变小，后者变大

(4)2O₂＋4H₂O＋8e^－→8OH^－　CH₄＋10OH^－→CO₃^2—＋7H₂O＋8e^－

【解析】

试题分析：(1)根据电池反应式可知在反应中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H₂＋2OH^－→2H₂O＋2e^－，正极的电极反应为O₂＋2H₂O＋4e^－→4OH^－。

(2)若将导电物质换为酸性溶液，此时应考虑不可能有OH^－生成，故负极的电极反应为H₂→2H^＋＋2e^－，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溶液做电解质，则正极为2O₂＋4H₂O＋8e^－→8OH^－，此时不会有CO₂放出；负极为CH₄＋10OH^－→CO₃^2—＋7H₂O＋8e^－。

考点：考查氢氧燃料电池的判断、电极反应式的书写

点评：题是高考中的常见题型，属于中等难度的试题。试题综合性强，侧重对学生基础知识的巩固和训练，主要是考查学生对原电池原理的熟悉了解程度，有利于调动学生的逻辑推理能力和发散思维能力，提高学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力。该题的关键是明确原电池的工作原理，然后结合题意灵活运用即可。