Question

氫氧燃料電池是將H₂通入負(fù)極，O₂通入正極而發(fā)生電池反應(yīng)的，其能量轉(zhuǎn)換率高污染小．
（1）若電解質(zhì)溶液為KOH，其正極反應(yīng)為

 

，負(fù)極反應(yīng)為

 

；
（2）若電解質(zhì)溶液為硫酸，其正極反應(yīng)為

 

，負(fù)極反應(yīng)為

 

；若在常溫下轉(zhuǎn)移2mol電子，可產(chǎn)生水質(zhì)量為

 

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

 

極，若反應(yīng)生成CO₃^2-和H₂O，則這一極的電極反應(yīng)式為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：原電池和電解池的工作原理,電解原理

專(zhuān)題：電化學(xué)專(zhuān)題

分析：（1）堿性氫氧燃料電池中，O₂得電子和H₂O生成OH^-，負(fù)極上H₂失電子和OH^-反應(yīng)生成H₂O；
（2）酸性氫氧燃料電池中，正極上O₂得電子和H⁺反應(yīng)生成H₂O，負(fù)極上H₂失電子生成H⁺，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子和水的關(guān)系式計(jì)算；
（3）燃料電池中，通入燃料的電極為負(fù)極，根據(jù)反應(yīng)物、生成物書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)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(yīng)式為O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，負(fù)極上H₂失電子和OH^-反應(yīng)生成H₂O，負(fù)極反應(yīng)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(yīng)生成H₂O，電極反應(yīng)式為O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O，負(fù)極上H₂失電子生成H⁺，電極反應(yīng)式為H₂-2e^-=2H⁺，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子和水的關(guān)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(fù)極，若反應(yīng)生成CO₃^2-和H₂O，反應(yīng)物是甲烷和OH^-，則電極反應(yīng)式為CH₄+2O₂+2OH^-=CO₃^2-+3H₂O，故答案為：負(fù)；CH₄+2O₂+2OH^-=CO₃^2-+3H₂O．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了燃料電池，根據(jù)得失電子確定正負(fù)極通入的氣體成分，會(huì)根據(jù)電解質(zhì)溶液酸堿性酸性電極反應(yīng)式，為學(xué)習(xí)難點(diǎn)，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．