Question

可以將氧化還原反應2H2+O22H2O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,則負極通的氣體應是　　　　　　　,正極通的氣體就是　　　　,電極反應為:正極　　　　　　　,負極　　　　　　　　。 

(2)如果把KOH改為稀硫酸作電解質,則電極反應為:正極:　　　　　　,負極:　　　　　　　　。 

(3)(1)和(2)的電解質溶液不同,反應進行后,其溶液的pH各有何變化?　　　　　　　　　　。 

(4)如把H2改為甲烷,KOH溶液作電解質溶液,則電極反應為:正極:　　　　　　　　　　,負極:　　　　　　　　　　。 

 

Answer 1

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

(2)O2+4H++4e-2H2O　2H2-4e-4H+

(3)前者變小,后者變大

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

【解析】(1)根據電池反應可知在反應中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2H2+4OH--4e-4H2O,正極的電極反應為O2+2H2O+4e-4OH-。

(2)若將電解質溶液換為酸性溶液,此時應考慮不可能有OH-參加或生成,故負極的電極反應為2H2-4e-4H+,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溶液作電解質,則正極反應為2O2+4H2O+8e-8OH-;負極反應為CH4+10OH--8e-C+7H2O,此時不會有CO2放出。