Question

可以將氧化還原反應2H₂＋O₂===2H₂O設計成原電池。
(1)利用氫氣和氧氣、氫氧化鉀溶液構成燃料電池，則負極通入的氣體應是________，正極通入的氣體就是________，電極反應式為：正極________________，負極________________。
(2)如把KOH改為稀硫酸做電解質，則電極反應式為：正極                                    ，負極__________________________。
(3)(1)和(2)的電解溶液不同，反應進行后，其溶液的pH各有何變化？                                                                                    。
(4)如把H₂改為甲烷，KOH溶液做電解質溶液，則電極反應式為：正極____________________________，負極________________________________。

Answer 1

(1)H₂　O₂　O₂＋2H₂O＋4e^－→4OH^－　H₂＋2OH^－→2H₂O＋2e^－
(2)O₂＋4H^＋＋4e^－→2H₂O　H₂→2H^＋＋2e^－
(3)前者變小，后者變大
(4)2O₂＋4H₂O＋8e^－→8OH^－　CH₄＋10OH^－→CO₃^2—＋7H₂O＋8e^－

試題分析：(1)根據電池反應式可知在反應中H₂被氧化，O₂被還原。H₂應該在負極上反應，O₂應該在正極上反應，又因為是堿性溶液，不可能有H^＋參加或生成，故負極的電極反應為H₂＋2OH^－→2H₂O＋2e^－，正極的電極反應為O₂＋2H₂O＋4e^－→4OH^－。
(2)若將導電物質換為酸性溶液，此時應考慮不可能有OH^－生成，故負極的電極反應為H₂→2H^＋＋2e^－，正極的電極反應為O₂＋4H^＋＋4e^－→2H₂O。
(3)由于前者在堿性條件下反應，KOH的量不變，但工作時H₂O增多，故溶液變稀，pH將變小；而后者為酸溶液，H₂SO₄的量不變，H₂O增多，故溶液變稀，pH將變大。
(4)如把H₂改為甲烷，KOH溶液做電解質，則正極為2O₂＋4H₂O＋8e^－→8OH^－，此時不會有CO₂放出；負極為CH₄＋10OH^－→CO₃^2—＋7H₂O＋8e^－。
點評：題是高考中的常見題型，屬于中等難度的試題。試題綜合性強，側重對學生基礎知識的鞏固和訓練，主要是考查學生對原電池原理的熟悉了解程度，有利于調動學生的邏輯推理能力和發散思維能力，提高學生靈活運用基礎知識解決實際問題的能力。該題的關鍵是明確原電池的工作原理，然后結合題意靈活運用即可。