Question

(1)現(xiàn)有以Pt為電極的氫氧燃料電池和以Pt為電極的電解池。若燃料電池和電解池中都為氫氧化鈉溶液，則：

①燃料電池中兩極上進(jìn)行的電極反應(yīng)分別為

a.正極_____________________________________________；

b.負(fù)極_____________________________________________。

②電解池中兩極上進(jìn)行的電極反應(yīng)分別為

a.陰極_____________________________________________；

b.陽極_____________________________________________。

(2)將(1)中的“氫氧化鈉溶液”改為“硫酸溶液，”其他同(1)，試寫出答案。

(3)若燃料電池中電解質(zhì)溶液為氫氧化鈉溶液，但向負(fù)極通入的氣體不是氫氣，而是一氧化碳(或甲烷，或乙烯，或乙炔)，則原電池中兩極上進(jìn)行的電極反應(yīng)、電池總反應(yīng)和電解質(zhì)溶液pH的變化分別是：

當(dāng)通入一氧化碳時(shí)：

a.正極_____________________________________________；

b.負(fù)極_____________________________________________；

c.電池總反應(yīng)為_____________________________________；

d.電解質(zhì)溶液pH的變化為_________。(填“增大”“減小”或“不變”)

Answer 1

(1)解析：燃料電池中，O₂得到電子變?yōu)镺^2-，O^2-與H₂O分子結(jié)合生成OH^-，H₂失去電子變?yōu)镠⁺，H⁺在堿性溶液中與OH^-結(jié)合生成H₂O。

    燃料電池中，陰極吸引陽離子H⁺和Na⁺，H⁺得到電子變?yōu)镠₂，陽極吸引陰離子OH^-，OH^-失去電子變成H₂O，放出O₂。

答案：①O₂+4e^-+2H₂O4OH^-  H₂+2OH^-2H₂O+2e^-

②2H⁺+2e^-H₂↑  4OH^-2H₂O+O₂↑+4e^-

(2)解析：燃料電池中，O₂得到電子變?yōu)镺^2-，O^2-在酸性溶液中與H⁺結(jié)合生成H₂O，H₂失去電子變?yōu)镠⁺，H⁺與酸性溶液不反應(yīng)。

    電解池中，陰極吸引陽離子H⁺，H⁺得到電子變?yōu)镠₂，陽極吸引陰離子OH^-和，OH^-失去電子變成H₂O，放出O₂。

電解池中，雖然氫氧化鈉變成了硫酸，但電極反應(yīng)不變。?

答案：①O₂+4e^-+4H⁺2H₂O  H₂2H⁺+2e^-

②2H⁺+2e^-H₂↑  4OH^-2H₂O+O₂↑+4e^-

(3)解析：燃料電池中，負(fù)極通入的氣體為含碳燃料，在負(fù)極區(qū)被氧化，碳元素將被氧化到它的最高價(jià)態(tài)：+4價(jià)，而+4價(jià)的碳又不能單獨(dú)存在，在其常見存在形式CO₂和中，產(chǎn)物究竟是哪個(gè)，O原子由誰來提供？答案應(yīng)結(jié)合負(fù)極環(huán)境尋找，由于負(fù)極溶液顯堿性，所以不會(huì)有CO₂逸出，氧化產(chǎn)物應(yīng)為，中的O原子是由OH^-提供的。

    燃料電池的正極反應(yīng)不因負(fù)極燃料的改變而改變。

    判斷電解質(zhì)溶液pH的變化，寫出電池總反應(yīng)便知。將正負(fù)電極反應(yīng)式疊加便得電池總反應(yīng)，疊加正負(fù)電極反應(yīng)式時(shí)，要注意電子得失守恒。

答案：a.O₂+4e^-+2H₂O4OH^-  b.CO+4OH^-+2H₂O+2e^-

c.2CO+O₂+4OH^-+2H₂O  d.減小