Question

可以將氧化還原反應(yīng)2H₂+O₂═2H₂O設(shè)計成原電池．
（1）利用氫氣和氧氣、氫氧化鉀溶液構(gòu)成燃料電池，則負極通入的氣體應(yīng)是

 

，正極通入的氣體就是

 

，電極反應(yīng)式為：正極

 

，負極

 

．
（2）如把KOH改為稀硫酸做電解質(zhì)，則電極反應(yīng)式為：正極

 

，負極

 

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（3）（1）和（2）的電解溶液不同，反應(yīng)進行后，其溶液的pH各有何變化？

 

．
（4）如把H₂改為甲烷，KOH溶液做電解質(zhì)溶液，則電極反應(yīng)式為：正極

 

，負極

 

．

Answer 1

考點：原電池和電解池的工作原理

專題：電化學(xué)專題

分析：（1）根據(jù)電池反應(yīng)式可知在反應(yīng)中H₂被氧化，O₂被還原．H₂應(yīng)該在負極上反應(yīng)，O₂應(yīng)該在正極上反應(yīng)，又因為是堿性溶液，不可能有H⁺參加或生成；
（2）若將導(dǎo)電物質(zhì)換為酸性溶液，此時應(yīng)考慮不可能有OH^-生成；
（3）由于前者在堿性條件下反應(yīng)，KOH的量不變，但工作時H₂O增多，故溶液變稀，pH將變��；而后者為酸溶液，H₂SO₄的量不變，H₂O增多，故溶液變稀，pH將變大；
（4）如把H₂改為甲烷，KOH溶液做電解質(zhì)，甲烷在負極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)在堿溶液中生成碳酸鹽．

解答： 解：（1）根據(jù)電池反應(yīng)式可知在反應(yīng)中H₂被氧化，O₂被還原．H₂應(yīng)該在負極上反應(yīng)，O₂應(yīng)該在正極上反應(yīng)，又因為是堿性溶液，不可能有H⁺參加或生成，故負極的電極反應(yīng)為H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O，正極的電極反應(yīng)為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
故答案為：H₂，O₂，O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O；
（2）若將導(dǎo)電物質(zhì)換為酸性溶液，此時應(yīng)考慮不可能有OH^-生成，故負極的電極反應(yīng)為H₂-2e^-=2H⁺，正極的電極反應(yīng)為O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O；
故答案為：O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O；H₂-2e^-=2H⁺；
（3）由于前者在堿性條件下反應(yīng)，KOH的量不變，但工作時H₂O增多，故溶液變稀，pH將變��；而后者為酸溶液，H₂SO₄的量不變，H₂O增多，故溶液變稀，pH將變大；
故答案為：前者變小，后者變大；
（4）如把H₂改為甲烷，KOH溶液做電解質(zhì)，氧氣在正極得到電子生成氫氧根離子，則正極為2O₂+4H₂O+8e^-=8OH^-，甲烷失電子在堿溶液中反應(yīng)，甲烷在負極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)在堿溶液中生成碳酸鹽，此時不會有CO₂放出；負極為CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O；
故答案為：2O₂+4H₂O+8e^-=8OH^-；CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O．

點評：本題考查了原電池原理、組成、電極名稱和電極反應(yīng)的分析判斷，注意不同電解質(zhì)溶液中電極反應(yīng)產(chǎn)物的書寫，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．