Question

13．美國(guó)阿波羅宇宙飛船上使用的氫氧燃料電池是一種新型的電池，其構(gòu)造如圖所示．兩均為多孔碳制成，通入的氣體由空隙中流出，并從電極表面放出．
①a是負(fù)極，電極反應(yīng)式是2H₂-4e^-+4OH^-=4H₂O；
②b電極反應(yīng)式是O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；
③氫氣是氫氧燃料電池中最簡(jiǎn)單的燃料，雖然使用方便，卻受到來(lái)源和價(jià)格的限制．常用的燃料往往是某些碳?xì)浠�合物，如甲烷（天然氣）、汽油等．�?qǐng)寫(xiě)出圖中H₂換成CH₄時(shí)構(gòu)成的甲烷燃料電池中a極的電極反應(yīng)式CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O；此時(shí)電池內(nèi)的總反應(yīng)方程式為CH₄+2O₂+2OH^-=CO₃^2-+3H₂O．溶液中PH減�。ㄔ龃�、減小、不變）．

Answer 1

分析 ①氫氧燃料電池中，原電池工作時(shí)，氫氧燃料電池的總反應(yīng)為2H₂+O₂=2H₂O；通入氫氣的一極a為電源的負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O；
①通入氧氣的一極b為原電池的正極，電極反應(yīng)式為：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；
③氫氣換成甲烷是甲烷和氧氣反應(yīng)生成二氧化碳和水的氧化還原反應(yīng)，圖中電解質(zhì)溶液是堿性溶液，依據(jù)原電池的原理，結(jié)合元素化合價(jià)變化分析失電子的物質(zhì)甲烷在負(fù)極a發(fā)生氧化反應(yīng)，氧氣再正極b發(fā)生還原反應(yīng)．

解答 解：①氫氧燃料電池中，通入氫氣的一極為電源的負(fù)極，通入氧氣的一極為原電池的正極，由于電解質(zhì)溶液呈堿性，則負(fù)極電極反應(yīng)式為：2H₂-4e^-+4OH^-=4H₂O，
故答案為：負(fù)；2H₂-4e^-+4OH^-=4H₂O；
②正極電極反應(yīng)式為：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，
故答案為：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；
③圖中H₂換成CH₄時(shí)所構(gòu)成的甲烷燃料電池中，甲烷燃燒生成二氧化碳和水，二氧化碳和氫氧化鉀反應(yīng)生成碳酸鉀和水，所以電池的反應(yīng)的離子方程式為：CH₄+2O₂+2OH^-=CO₃^2-+3H₂O，所以消耗氫氧根，則溶液中PH減�。黄渲姓龢O上是氧氣得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；電池總反應(yīng)的離子方程式減去正極電極反應(yīng)×2，得到負(fù)極電極反應(yīng)：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O；
故答案為：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O、CH₄+2O₂+2OH^-=CO₃^2-+3H₂O；減�。�

點(diǎn)評(píng) 本題考查了原電池的工作原理的應(yīng)用，電極名稱(chēng)，電極判斷，電極反應(yīng)，電池反應(yīng)，熟練掌握原電池的基本知識(shí)，分清化合價(jià)變化判斷氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)、電子守恒是解題關(guān)鍵．