Question

(1）今有2H₂+O₂2H₂O反應，構成燃料電池，則負極通的應是____________，正極通的應是____________，電極反應式為：______________、______________。
(2）如把KOH改為稀H₂SO₄作導電物質，則電極反應式為____________、____________，(1）和(2)的電解液不同，反應進行后，其溶液的pH各有何變化？
(3）如把H₂改為甲烷，KOH作導電物質，則電極反應式為____________。

Answer 1

(1)H₂O₂
負極：2H₂+4OH^--4e^-====4H₂O
正極：O₂+2H₂O+4e^-====4OH^-
(2)負極：2H₂-4e^-====4H⁺
正極：O₂+4H⁺+4e^-====2H₂O
(1)中pH變小，(2)中pH變大。
(3)負極：CH₄+10OH^--8e^-+7H₂O
正極：2O₂+4H₂O+8e^-====8OH^-

解決此題的關鍵是弄清原電池的有關概念，根據電池反應式可知H₂在反應中被氧化，O₂被還原；H₂應在負極上反應，O₂應在正極上反應。又因為是堿性溶液不可能有H⁺參加或生成，故負極反應為：2H₂+4OH^--4e^-====4H₂O，正極反應為：O₂+2H₂O+4e^-====4OH^-。若將導電物質換成酸性溶液，此時應考慮不可能有OH^-參加反應，也不可能有OH^-生成，負極：2H₂-4e^-====4H⁺，正極：O₂+4H⁺+4e^-====2H₂O。由于前者在堿性條件反應，KOH量不變，但工作時H₂O增多，故溶液變稀，pH將變小；而后者為酸溶液，H₂SO₄不變，水增多，溶液酸性變小，故pH將變大。如把H₂改為甲烷用KOH作導電物質，則負極：CH₄+10OH^--8e^-+7H₂O，正極：2O₂+4H₂O+8e^-====8OH^-，此時不會有CO₂放出。