Question

15．氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置．如图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定．请回答：
（1）氢氧燃料电池的能量转化主要形式是由化学能转变为电能，电极表面通入H（填H₂或O₂的电极为负极），该极的电极反应式为2H₂+4OH^--4e^-═4H₂O．
（2）该电池工作时，电解质溶液的密度减小，pH减小（填“增大”“减小”或“不变”）．
（3）氢氧燃料电池电极反应产生的水，经冷凝后可作为人类的饮用水，当电池内有200mol电子转移时，可得到1.8L引用水（水的密度为1g/mL）
（4）将H₂ 改为CH₄，其他均不变，则该极上的电极反应式为CH₄+10OH^-+8e^-═CO₃^2-+7H₂O．

Answer 1

分析 （1）原电池是将化学能转变为电能的装置，负极是燃料发生氧化反应；碱性介质中电极产物不可能产生氢离子；
（2）由电解过程中生成水，所以电解质溶液的密度减小，氢氧化钾的浓度减小，所以溶液的PH值变小；
（3）xL水的质量为1000xg，其物质的量为$\frac{1000xg}{18g/mol}$，反应H元素化合价由0价升高为+1，故转移电子为$\frac{1000xg}{18g/mol}$×2=200，由此分析解答；
（4）将H₂ 改为CH₄，其他均不变，甲烷发生氧化反应生成碳酸盐，该极上的电极反应式为CH₄+10OH^-+8e^-═CO₃^2-+7H₂O．

解答 解：（1）原电池是将化学能转变为电能的装置，负极是燃料发生氧化反应，所以氢气是负极；极的电极反应式为 2H₂+4OH^--4e^-═4H₂O，故答案为：由化学能转变为电能、H₂    2H₂+4OH^--4e^-═4H₂O（或H₂+2OH^--2e^-═2H₂O）；
（2）由电解过程中生成水，所以电解质溶液的密度减小，氢氧化钾的浓度减小，所以溶液的PH值变小，故答案为：减小、减小；
（3）xL水的质量为1000xg，其物质的量为$\frac{1000xg}{18g/mol}$，反应H元素化合价由0价升高为+1，故转移电子为$\frac{1000xg}{18g/mol}$×2=200，解之得x=1.8，故答案为：1.8；
（4）将H₂ 改为CH₄，其他均不变，甲烷发生氧化反应生成碳酸盐，该极上的电极反应式为CH₄+10OH^-+8e^-═CO₃^2-+7H₂O，故答案为：CH₄+10OH^-+8e^-═CO₃^2-+7H₂O．

点评 本题考查化学电源的工作原理，题目难度较大，注意原电池电极反应式的书写．