Question

20．（1）将两铂片插入 KOH 溶液中作为电极，在两极区分别通入甲烷（或氢气、一氧化 碳等可燃性气体）和氧气构成燃料电池，则通入甲烷气体的电极是原电池的 极，该极 的电极反应是CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O，电池工作时的总反应的离子方程式是CH₄+2OH^-+2O₂=CO₃^2-+3H₂O．
（2）熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用 Li₂CO₃ 和 Na₂CO₃ 的熔融盐混合物作电解质，CO 为负极燃气，空气与 CO₂的混合气体为正极助燃气，制得 650℃下工作的燃料电池，完成下列反应式：正极：O₂+2CO₂+4e^-═2CO₃^2-，总反 应：2CO+O₂═2CO₂．
（3）铅蓄电池（原电池）工作时，负极电极反应式为Pb+SO₄^2--2e^-=PbSO₄，工作 后，蓄电池里电解质溶液的  pH（填“变大”“变小”或“不变”）变大．

Answer 1

分析 （1）甲烷、氧气和氢氧化钾溶液构成燃料电池，甲烷易失电子发生氧化反应，则甲烷所在电极为负极，氧气所在电极为正极，负极上甲烷失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，在得失电子相等的条件下，将电极反应式相加即得电池反应式；
（2）该燃料电池中，负极上CO失电子和碳酸根离子反应生成二氧化碳，正极上氧气得电子和二氧化碳反应生成碳酸根离子，在得失电子相同条件下将正负极电极反应式相加即可得电池反应式，据此分析解答；
（3）铅蓄电池放电时，Pb在负极失电子发生氧化反应，PbO₂在正极得到电子发生还原反应生成硫酸铅；放电过程中硫酸参加反应，所以随着反应的进行，氢离子浓度减小．

解答 解：（1）甲烷、氧气和氢氧化钾溶液构成燃料电池，甲烷易失电子发生氧化反应，则甲烷所在电极为负极，氧气所在电极为正极，负极上电极反应式为CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O，正极上电极反应式为为O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，在得失电子相等的条件下，将电极反应式相加即得电池反应式，所以电池反应离子方程式为：CH₄+2OH^-+2O₂=CO₃^2-+3H₂O，
故答案为：负极；CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O；CH₄+2OH^-+2O₂=CO₃^2-+3H₂O；
（2）该熔融盐燃料电池中，正极上氧气得电子和二氧化碳反应生成碳酸根离子，电极反应式为O₂+2CO₂+4e^-═2 CO₃^2-，负极上燃料CO失电子和碳酸根离子反应生成二氧化碳，电极反应式为2CO+2 CO₃^2--4e^-═4CO₂，在得失电子相同条件下将正负极电极反应式相加得电池反应式2CO+O₂═2CO₂，
故答案为：O₂+2CO₂+4e^-═2CO₃^2-；2CO+O₂═2CO₂；
（3）铅蓄电池的电池总反应式为：Pb+PbO₂+2H₂SO₄═2PbSO₄+2H₂O，Pb在负极失电子发生氧化反应，其电极反应为：Pb+SO₄^2--2e^-=PbSO₄，放电过程中硫酸参加反应，所以随着反应的进行，氢离子浓度减小，所以溶液的pH变大，故答案为：Pb+SO₄^2--2e^-=PbSO₄；变大．

点评 本题综合考查了原电池的内容，涉及电极判断与电极反应式书写等问题，做题时注意从氧化还原的角度判断原电池的正负极以及电极方程式的书写，本题中难点和易错点为电极方程式的书写，题目难度中等．