Question

可以將氧化還原反應2H₂+O₂2H₂O設計成原電池。
(1)利用氫氣和氧氣、氫氧化鉀溶液構成燃料電池,則負極通的氣體應是　　　　　　　,正極通的氣體就是　　　　,電極反應為:正極　　　　　　　,負極　　　　　　　　。 
(2)如果把KOH改為稀硫酸作電解質,則電極反應為:正極:　　　　　　,負極:　　　　　　　　。 
(3)(1)和(2)的電解質溶液不同,反應進行后,其溶液的pH各有何變化?　　　　　　　　　　。 
(4)如把H₂改為甲烷,KOH溶液作電解質溶液,則電極反應為:正極:　　　　　　　　　　,負極:　　　　　　　　　　。 

Answer 1

(1)H₂　O₂　O₂+2H₂O+4e^-4OH^-　H₂+2OH^--2e^-2H₂O
(2)O₂+4H⁺+4e^-2H₂O　2H₂-4e^-4H⁺
(3)前者變小,后者變大
(4)2O₂+4H₂O+8e^-8OH^-　CH₄+10OH^--8e^-C+7H₂O

(1)根據電池反應可知在反應中H₂被氧化,O₂被還原。H₂應該在負極上反應,O₂應該在正極上反應,又因為是堿性溶液不可能有H⁺參加或生成,故負極的電極反應為2H₂+4OH^--4e^-4H₂O,正極的電極反應為O₂+2H₂O+4e^-4OH^-。
(2)若將電解質溶液換為酸性溶液,此時應考慮不可能有OH^-參加或生成,故負極的電極反應為2H₂-4e^-4H⁺,正極的電極反應為O₂+4H⁺+4e^-2H₂O。
(3)由于前者在堿性條件下反應,KOH的量不變,但工作時H₂O增多,故溶液變稀,pH將變小;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溶液作電解質,則正極反應為2O₂+4H₂O+8e^-8OH^-;負極反應為CH₄+10OH^--8e^-C+7H₂O,此時不會有CO₂放出。