Question

今有2H₂+O₂2H₂O反应，构成燃料电池，该燃料电池是一种高效、低污染的新型电池，主要用于航天领域。它的电极材料一般为活性电极，具有很强的催化活性，如铂电极、活性炭电极等。该电池以H₂为燃料，O₂为氧化剂，可用酸性电解质(如稀硫酸)，也可用碱性电解质(如KOH)，还可用固体氧化物作电解质(如ZrO₂ 、Y₂O₃等)。

(1)当用酸性电解质时，电极反应式为：负极：__________，正极：__________。

(2)当用碱性电解质时，电极反应式为：负极：__________，正极：__________。

(3)用固体氧化物作电解质时，电极反应式为：负极：__________，正极：__________。

(4)如把H₂改CH₄ ，KOH作导电物质，则电极反应式为：负极：__________，正极：__________，总反应式：__________________________________________________________。

Answer 1

(1)2H₂-4e^-4H⁺  O₂+4H⁺+4e^-2H₂O

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

(3)2H₂-4e^-+2O^2-2H₂O  O₂+4e^-2O^2-

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

CH₄+2O₂+2KOHK₂CO₃+3H₂O

解析：考查氢氧燃料电池的相关知识，2H₂+O₂2H₂O.

(1)用酸性电解质时，负极：2H₂-4e^-4H⁺

正极：O₂+4H⁺+4e^-2H₂O

(2)用碱性电解质时，负极：2H₂+4OH^--4e^-4H₂O

正极：O₂+2H₂O+4e^-4OH^-

(3)用固体氧化物作电解质时，负极：2H₂+2O^2--4e^-2H₂O

正极：O₂+4e^-2O^2-

(4)CH₄、O₂、KOH构成的燃料电池，负极：CH₄+10OH^--8e^-+7H₂O，正极：2O₂+4H₂O+8e^-8OH^-，总反应式：CH₄+2O₂+2KOHK₂CO₃+3H₂O.