Question

20．今有2H₂+O₂$\frac{\underline{\;KOH\;}}{\;}$2H₂O反應，構成燃料電池，則負極通入的是H₂，正極通入的是O₂，電極反應式分別為2H₂+4OH^--4e^-=4H₂O、O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-．
（2）如把KOH改為H₂SO₄作導電物質，則電極反應式為負極H₂-2e^-=2H⁺、正極O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O．
（3）如把H₂改為甲烷，KOH做導電物質，則電極反應式為負極CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O，正極2O₂+4H₂O+8e^-=8OH^-．

Answer 1

分析 （1）根據題給總反應式可知，H₂在反應中被氧化，應從負極通入，又因為是KOH溶液，不可能生成H⁺，負極反應為H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O，正極反應為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
（2）把KOH改為稀H₂SO₄作電解質，溶液中不可能生成OH^-，故負極反應為H₂-2e^-=2H⁺，正極反應為O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O，以此解答該題；
（3）把氫氣改為甲烷，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，正極上氧氣得電子生成氫氧根離子．

解答 解：（1）燃料與氧氣燃燒的總化學方程式為2H₂+O₂=2H₂O，電解質溶液呈堿性，所以H₂在反應中被氧化，O₂被還原，H₂應在負極發生反應，O₂在正極反應，負極的電極方程式為H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O，正極的電極反應式為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
故答案為：H₂；O₂；2H₂+4OH^--4e^-=4H₂O，O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
（2）如把KOH改為用稀H₂SO₄作電解質溶液，則負極的電極方程式為：H₂-2e^-=2H⁺，正極：O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O；
故答案為：H₂-2e^-=2H⁺；O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O；
（3）若把H₂改為CH₄，KOH作電解質，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，電極反應式為CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O，正極上氧氣得電子生成氫氧根離子，即2O₂+4H₂O+8e^-=8OH^-．
故答案為：CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O；2O₂+4H₂O+8e^-=8OH^-．

點評 本題考查原電池工作原理，題目難度中等，注意依據原電池的原理應用，首先考慮原電池反應所依據的氧化還原反應，再考慮產物與電解質溶液的反應，試題培養了學生的靈活應用能力．