Question

5．（燃料電池）宇宙飛船上的氫氧燃料電池，其電池反應為：2H₂+O₂=2H₂O，試寫出電解質溶液為鹽酸時的電極反應式，并指出各電極和介質溶液的pH的變化，若電解質溶液為KOH時又如何？

Answer 1

分析 在負極氫氣失去電子，發生氧化反應；在正極氧氣得到電子，發生還原反應．若消耗H⁺，則pH增大；若消耗OH^-，則pH減��；若生成OH^-，則pH增大；若生成H⁺，則pH減小．若稀釋酸溶液，則pH增大；若稀釋堿溶液，則pH減�。�

解答 解：若電解質為鹽酸時：酸性條件下，負極上氫氣失電子生成氫離子，正極上氧氣得電子生成水，則
負極：2H₂-4e^-=4H⁺反應生成氫離子，所以pH變小，
正極：O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O 反應消耗氫離子，溶液的pH增大；
電池反應生成水，溶液被稀釋，氫離子濃度減小，所以溶液pH變大．
若電解質為KOH時，堿性條件下，負極上氫氣失電子結合氫氧根離子生成水，正極上氧氣得電子生成氫氧根離子，則
負極：2H₂-4e^-+4OH^-=4H₂O，消耗氫氧根離子，溶液的pH減��；
正極：O₂+2H₂O+4e=4OH^-  生成氫氧根離子溶液的pH變大；
電池反應生成水，溶液被稀釋，氫氧根離子濃度減小，所以溶液pH變小．
答：負極：2H₂-4e^-=4H⁺，pH變��；
    正極：O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O，pH增大；溶液pH變大．
    負極：2H₂-4e^-+4OH^-=4H₂O，pH減��；
    正極：O₂+2H₂O+4e=4OH^-，pH變大； 溶液pH變�。�

點評 本題考查了燃料電池電極方程式的書寫，注意電解質溶液對電極反應的影響，題目難度不大，側重于基礎知識的考查，明確正負極上發生的反應是解題的關鍵．