Question

美國阿波羅宇宙飛船上使用的氫氧燃料電池是一種新型的化學(xué)電源，被稱為21世紀(jì)的明星電池，其構(gòu)造如圖所示：兩個電極均由多孔性碳制成，通入的氣體由孔隙中逸出，并在電極表面放電．
（1）a是

負(fù)

極（填“正”或“負(fù)”），其pH值

降低

（填升高、降低或不變），b極的電極反應(yīng)式

O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-

．
（2）某些碳?xì)浠�合物也可作為燃料電池的燃料，如天然氣（甲烷）等．若將圖中H₂換成CH₄時，電池內(nèi)總的反應(yīng)方程式為：CH₄+2O₂+2OH^-=CO₃^2-+3H₂O．請寫出a極的電極反應(yīng)式

CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O

．在電池工作期間，CO₃^2-流向

a

極（填a或b）．

Answer 1

分析：（1）氫氧燃料電池中，通入氫氣的一極為電源的負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O，通入氧氣的一極為原電池的正極，電極反應(yīng)式為O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，原電池工作時，電子由負(fù)極經(jīng)外電路流向正極，氫氧燃料電池的總反應(yīng)為：2H₂+O₂=2H₂O；
（2）依據(jù)燃料電池反應(yīng)的原理分析，燃料被氧化做原電池的負(fù)極，氧氣得到電子做原電池的正極反應(yīng)還原反應(yīng)；

解答：解：（1）氫氧燃料電池中，通入氫氣的一極a為電源的負(fù)極，通入氧氣的一極b為原電池的正極，由于電解質(zhì)溶液呈堿性，則負(fù)極電極反應(yīng)式為：2H₂-4e^-+4OH^-=4H₂O（或H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O），電極附近溶液PH降低；正極電極反應(yīng)式為：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，故答案為：負(fù)；降低；O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；
（2）電池內(nèi)總的反應(yīng)方程式為：CH₄+2O₂+2OH^-=CO₃^2-+3H₂O，依據(jù)元素化合價變化得到，甲烷失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，氧氣得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，a電極是失電子發(fā)生氧化反應(yīng)做負(fù)極，正極電極反應(yīng)為：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；總電池反應(yīng)減去正極電極反應(yīng)乘以2，得到負(fù)極電極反應(yīng)為：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O；原電池中陰離子移向負(fù)極，碳酸根離子移向負(fù)極a；
故答案為：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O；a；

點評：本題考查了原電池工作原理的應(yīng)用，電極判斷，電極反應(yīng)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．