Question

18．宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池是一种新型化学电池，其构造如图所示，A、B是多孔性炭制成的两个电极，通入的气体由孔隙中逸出，并在电极表面放电．
（1）若电解质溶液为KOH溶液，则正极是O₂，（填字母）正极发生的反应为O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；负极发生的反应为2H₂+4OH^--4e^-=4H₂O；一段时间后，溶液的pH变小（填“变大”“变小”或“不变”）．
（2）若电解质溶液为H₂SO₄溶液，则正极发生的反应为O₂+4H⁺+4e^-═2H₂O；负极发生的反应为2H₂-4e^-═4H⁺；一段时间后，溶液的pH变大（填“变大”“变小”或“不变”）．
（3）比起直接燃烧燃料产生电能，使用燃料电池有许多优点，其中主要有两点：首先是燃料电池的能量转化效率高，其次是产生污染少．

Answer 1

分析 （1）（2）根据反应2H₂+O₂=2H₂O可知，反应中氢气失电子被氧化，应在负极上的反应，氧气得电子被还原，应在正极上的反应，根据得失电子及反应类型写出相应的电极反应式，根据溶液中氢离子浓度的变化判断溶液PH值的变化．
（3）比起直接燃烧燃料产生电能，使用燃料电池有许多优点，其中主要有两点：首先是燃料电池的能量转化效率高，其次是产生污染少．

解答 解：（1）该反应中氢气失电子被氧化为负极，氢气失电子生成氢离子，氢离子和溶液中的氢氧根离子生成水，所以电极反应式为2H₂+4OH^--4e^-=4H₂O．
氧气得电子被还原为正极，氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，所以电极反应式为O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-．
随着反应的进行，生成的水越来越多，溶质氢氧化钾的量不变，所以导致溶液的浓度降低，所以溶液的PH值减小．
故答案为：O₂；O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；2H₂+4OH^--4e^-=4H₂O；变小．
（2）该反应中氢气失电子被氧化，氢气失电子生成氢离子，所以电极反应式为2H₂-4e^-═4H⁺
氧气得电子被还原，氧气得电子和溶液中的氢离子生成水，所以电极反应式为O₂+4H⁺+4e^-═2H₂O；
随着反应的进行，生成的水越来越多，溶质硫酸的量不变，所以导致溶液的浓度降低，所以溶液的PH值增大．
故答案为：O₂+4H⁺+4e^-═2H₂O；2H₂-4e^-═4H⁺；变大；
（3）比起直接燃烧燃料产生电能，使用燃料电池有许多优点，其中主要有两点：首先是燃料电池的能量转化效率高，其次是产生污染少，故答案为：产生污染少．

点评 本题考查了原电池原理和电极反应式的书写，难度不大，要注意的是写电极反应式要结合电解质溶液，如果电解质溶液不同，即使原料相同，电极反应式也不同，如氢氧燃料电池，当电解质为酸或碱，电极反应式不同．