Question

如圖為氫氧燃料電池的結構示意圖，電解質溶液為KOH溶液，電極材料為疏松多孔石墨棒．當氧氣和氫氣分別連續不斷地從兩極通入燃料電池時，便可在閉合回路中不斷地產生電流．這被譽為改變未來世界的十大新科技之一的燃料電池具有無污染、無噪音、高效率的特點．試回答下列問題：
（1）圖中通過負載的電子流動方向

 

 （填“向左”或“向右”）．
（2）寫出氫氧燃料電池工作時正極反應式：

 

．
（3）放電過程中，負極附近溶液的pH

 

（填“增大”，“減小”，“保持不變”）電解質溶液的pH

 

（填“增大”，“減小”，“保持不變”）．
（4）若把H₂換為甲烷，寫出負極電極反應式

 

當電路中有16mol電子通過時，還原劑消耗的質量為

 

．

Answer 1

考點：原電池和電解池的工作原理

專題：電化學專題

分析：（1）燃料電池中電子從負極流向正極；
（2）氫氧燃料電池中，電解質溶液為堿，則正極上氧氣得電子和水生成氫氧根離子；
（3）根據負極的電極反應及總反應判斷溶液PH的變化；
（4）甲烷燃料電池中甲烷在負極失電子生成碳酸根離子和水；根據電極方程式中電子與氧氣的關系求算．

解答： 解：（1）燃料電池中電子從負極流向正極，通入氫氣的一極為負極，通入氧氣的一極為正極，則電子流動方向向右；故答案為：向右；
（2）氫氧燃料電池中，電解質溶液為堿，則正極上氧氣得電子和水生成氫氧根離子，則其電極反應式為：2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-；
故答案為：2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-；
（3）放電過程中，負極的電極反應為：H₂+2OH^--2e^-═2H₂O，反應消耗氫氧根離子，則負極附近溶液的pH減小；燃料電池的總反應為2H₂+O₂=2H₂O，反應后溶液體積增大，溶液的PH減小；
故答案為：減小；減小；
（4）燃料電池中，負極上燃料失電子發生氧化反應，堿性條件下，甲烷在負極生成碳酸根離子，其電極反應式為：CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O；當電路中有16mol電子通過時，還原劑甲烷消耗的物質的量為2mol，則其質量為2mol×16g/mol=32g；
故答案為：CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O；32g．

點評：本題考查學生原電池的工作原理并以原電池為載體考查了反應方程式的有關計算，正確找出各物質間的關系是解本題的關鍵，該題綜合性強，題目難度中等．