Question

【題目】根據所學知識完成題目：
（1）根據氧化還原反應2H2+O2═2H2O，設計成燃料電池，負極通的氣體應是 ， 正極通的氣體應是 ．
（2）根據選擇電解質溶液的不同，填寫下表：

電解質溶液	H2SO4溶液	KOH溶液
負極反應式
正極反應式
溶液的pH變化

（3）若把H2改為CH4 ， KOH作電解質，則負極反應式為 ．

Answer 1

【答案】
（1）H2；O2
（2）H2﹣2e﹣=2H+；H2﹣2e﹣+2OH﹣=2H2O；O2+4H++4e﹣=2H2O；O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣；增大；減小
（3）CH4+10OH﹣﹣8e﹣=CO +7H2O
【解析】解：（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，所以答案是：H2；O2；（2）酸性溶液，此時應考慮不可能有OH﹣生成，所以負極發生氧化反應，電極反應為H2﹣2e﹣=2H+ ， 正極發生還原反應，電極反應為O2+4H++4e﹣=2H2O，生成水導致氫離子濃度減少，pH增大，所以H2SO4溶液：負極：H2﹣2e﹣=2H+；正極：O2+4H++4e﹣=2H2O；溶液的pH變化：增大；H2應該在負極上反應，O2應該在正極上反應，正極的電極反應為O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣；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H2﹣2e﹣+2OH﹣=2H2O，生成水導致氫氧根離子的濃度減小，所以溶液的pH減小，所以KOH溶液：負極：H2﹣2e﹣+2OH﹣=2H2O；正極：O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣；溶液的pH變化：減小，所以答案是：

電解質溶液	H2SO4溶液	KOH溶液
負極反應式	H2﹣2e﹣=2H+	H2﹣2e﹣+2OH﹣=2H2O
正極反應式	O2+4H++4e﹣=2H2O	O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣
溶液的pH變化	增大	減小

；（3）如把H2改為甲烷，KOH溶液做電解質，氧氣在正極得到電子生成氫氧根離子，則正極為2O2+4H2O+8e﹣=8OH﹣ ， 甲烷失電子在堿溶液中反應，甲烷在負極失電子發生氧化反應在堿溶液中生成碳酸鹽，此時不會有CO2放出；負極為CH4+10OH﹣﹣8e﹣=CO32﹣+7H2O，所以答案是：CH4+10OH﹣﹣8e﹣=CO +7H2O．