Question

10．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A，（填字母）正极电极反应式为O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；负极电极反应式为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；．
（3）碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用．锌-锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：Zn（s）+2MnO₂（s）+H₂O（l）═Zn（OH）₂（s）+Mn₂O₃（s）．该电池正极的电极反应式为：2MnO₂（s）+H₂O（1）+2e^-═Mn₂O₃（s）+2OH^-（aq）．负极电极反应式为Zn-2e^-+2OH^-═Zn（OH）₂．

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）该原电池中，Zn失电子作负极、二氧化锰作正极，负极反应式为Zn-2e^-+2OH^-═Zn（OH）₂，正极反应式为2MnO₂+H₂O+2e^-=Mn₂O₃+2OH^-，据此分析解答．

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：A；O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；2H₂+4OH^--4e^-=4H₂O；变小；
（2）该反应中氢气失电子被氧化为负极，在酸性条件下氢气失电子生成氢离子，电极反应式为2H₂-4e^-═4H⁺，正极氧气得电子被还原，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；故答案为：O₂+4H⁺+4e^-═2H₂O；
（3）电池负极为Zn，碱性条件下负极的电极反应式为：Zn-2e^-+2OH^-═Zn（OH）₂，故答案为：Zn-2e^-+2OH^-═Zn（OH）₂．

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．