Question

可以将氧化还原反应2H₂+O₂2H₂O设计成原电池。

(1)利用氢气和氧气、氢氧化钾溶液构成燃料电池,则负极通的气体应是　　　　　　　,正极通的气体就是　　　　,电极反应为:正极　　　　　　　,负极　　　　　　　　。 

(2)如果把KOH改为稀硫酸作电解质,则电极反应为:正极:　　　　　　,负极:　　　　　　　　。 

(3)(1)和(2)的电解质溶液不同,反应进行后,其溶液的pH各有何变化?　　　　　　　　　　。 

(4)如把H₂改为甲烷,KOH溶液作电解质溶液,则电极反应为:正极:　　　　　　　　　　,负极:　　　　　　　　　　。 

Answer

(1)H2 O2 O2+2H2O+4e-4OH- H2+2OH--2e-2H2O

(2)O2+4H++4e-2H2O 2H2-4e-4H+

(3)前者变小,后者变大

(4)2O2+4H2O+8e-8OH- CH4+10OH--8e-C+7H2O

【解析】(1)根据电池反应可知在反应中H2被氧化,O2被还原。H2应该在负极上反应,O2应该在正极上反应,又因为是碱性溶液不可能有H+参加或生成,故负极的电极反应为2H2+4OH--4e-4H2O,正极的电极反应为O2+2H2O+4e-4OH-。

(2)若将电解质溶液换为酸性溶液,此时应考虑不可能有OH-参加或生成,故负极的电极反应为2H2-4e-4H+,正极的电极反应为O2+4H++4e-2H2O。

(3)由于前者在碱性条件下反应,KOH的量不变,但工作时H2O增多,故溶液变稀,pH将变小;而后者为酸溶液,H2SO4的量不变,H2O增多,故溶液变稀,pH将变大。

(4)如把H2改为甲烷,KOH溶液作电解质,则正极反应为2O2+4H2O+8e-8OH-;负极反应为CH4+10OH--8e-C+7H2O,此时不会有CO2放出。