20.(1)今有2H2+O22H2O反应,构成燃料电池,则负极通的应是________,正极通的应是
________,电极反应式为_____________________、_________________。
(2)如把KOH改为稀H2SO4作电解质溶液,则电极反应式为_____________________、
________________________________________________________________________。
(1)和(2)的电解液不同,反应进行后,其溶液的pH各有何变化?
________________________________________________________________________。
(3)如把H2改为甲烷、KOH作导电物质,则电极反应式为:______________________、
______________________。
解析:根据电池反应式可知H2在反应中被氧化,O2被还原,因此H2应在负极上反应,O2
应在正极上反应。又因为是碱性溶液,此时应考虑不可能有H+参加或生成,故负极反应为:
2H2+4OH--4e-===4H2O,正极反应为:O2+2H2O+4e-===4OH-。若将导电物质换成酸性
溶液,此时应考虑不可能有OH-参加或生成,故负极:2H2-4e-===4H+,正极:O2+4H+
+4e-===2H2O。由于前者在碱性条件下反应KOH量不变,但工作时H2O增多故溶液变稀碱
性变小,pH将变小。而后者为酸溶液,H2SO4不变,水增多,溶液酸性变小,故pH将变大。
如把H2改为甲烷用KOH作导电物质,根据反应CH4+2O2===CO2+2H2O,则负极为发生
氧化反应的CH4,正极为发生还原反应的O2,由于有KOH存在,此时不会有CO2放出。
答案:(1)H2 O2 负极:2H2+4OH--4e-===4H2O 正极:O2+2H2O+4e-===4OH-
(2)负极:2H2-4e-===4H+ 正极:O2+4H++4e-===2H2O (1)变小,(2)变大
(3)负极:CH4+10OH--8e-===CO+7H2O 正极:2O2+4H2O+8e-===8OH-