Question

氫氧燃料電池是將H₂通入負極，O₂通入正極而發生電池反應的，其能量轉換率高污染�。�
（1）若電解質溶液為KOH，其正極反應為

 

，負極反應為

 

；
（2）若電解質溶液為硫酸，其正極反應為

 

，負極反應為

 

；若在常溫下轉移2mol電子，可產生水質量為

 

g．
（3）將多孔鉑絲插入KOH溶液作電極，然后向兩個電極上分別通入甲烷和O₂，可以形成一個燃料電池，通入甲烷的一極為電池的

 

極，若反應生成CO₃^2-和H₂O，則這一極的電極反應式為

 

．

Answer 1

考點：原電池和電解池的工作原理,電解原理

專題：電化學專題

分析：（1）堿性氫氧燃料電池中，O₂得電子和H₂O生成OH^-，負極上H₂失電子和OH^-反應生成H₂O；
（2）酸性氫氧燃料電池中，正極上O₂得電子和H⁺反應生成H₂O，負極上H₂失電子生成H⁺，根據轉移電子和水的關系式計算；
（3）燃料電池中，通入燃料的電極為負極，根據反應物、生成物書寫電極反應式．

解答： 解：（1）堿性氫氧燃料電池中，O₂得電子和H₂O生成OH^-，電極反應式為O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，負極上H₂失電子和OH^-反應生成H₂O，負極反應式為H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O，故答案為：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O；
（2）酸性氫氧燃料電池中，正極上O₂得電子和H⁺反應生成H₂O，電極反應式為O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O，負極上H₂失電子生成H⁺，電極反應式為H₂-2e^-=2H⁺，根據轉移電子和水的關系式得生成m（H₂O）=

2mol

2

×18g/mol=18g，
故答案為：O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O；H₂-2e^-=2H⁺；18；
（3）燃料電池中，通入燃料甲烷的電極為負極，若反應生成CO₃^2-和H₂O，反應物是甲烷和OH^-，則電極反應式為CH₄+2O₂+2OH^-=CO₃^2-+3H₂O，故答案為：負；CH₄+2O₂+2OH^-=CO₃^2-+3H₂O．

點評：本題考查了燃料電池，根據得失電子確定正負極通入的氣體成分，會根據電解質溶液酸堿性酸性電極反應式，為學習難點，注意酸性條件下不能生成氫氧根離子，堿性條件下不能生成氫離子．