Question

氢氧燃料电池是将H₂通入负极，O₂通入正极而发生电池反应的，其能量转换率高污染小．
（1）若电解质溶液为KOH，其正极反应为

 

，负极反应为

 

；
（2）若电解质溶液为硫酸，其正极反应为

 

，负极反应为

 

；若在常温下转移2mol电子，可产生水质量为

 

g．
（3）将多孔铂丝插入KOH溶液作电极，然后向两个电极上分别通入甲烷和O₂，可以形成一个燃料电池，通入甲烷的一极为电池的

 

极，若反应生成CO₃^2-和H₂O，则这一极的电极反应式为

 

．

Answer 1

考点：原电池和电解池的工作原理,电解原理

专题：电化学专题

分析：（1）碱性氢氧燃料电池中，O₂得电子和H₂O生成OH^-，负极上H₂失电子和OH^-反应生成H₂O；
（2）酸性氢氧燃料电池中，正极上O₂得电子和H⁺反应生成H₂O，负极上H₂失电子生成H⁺，根据转移电子和水的关系式计算；
（3）燃料电池中，通入燃料的电极为负极，根据反应物、生成物书写电极反应式．

解答： 解：（1）碱性氢氧燃料电池中，O₂得电子和H₂O生成OH^-，电极反应式为O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，负极上H₂失电子和OH^-反应生成H₂O，负极反应式为H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O，故答案为：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O；
（2）酸性氢氧燃料电池中，正极上O₂得电子和H⁺反应生成H₂O，电极反应式为O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O，负极上H₂失电子生成H⁺，电极反应式为H₂-2e^-=2H⁺，根据转移电子和水的关系式得生成m（H₂O）=

2mol

2

×18g/mol=18g，
故答案为：O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O；H₂-2e^-=2H⁺；18；
（3）燃料电池中，通入燃料甲烷的电极为负极，若反应生成CO₃^2-和H₂O，反应物是甲烷和OH^-，则电极反应式为CH₄+2O₂+2OH^-=CO₃^2-+3H₂O，故答案为：负；CH₄+2O₂+2OH^-=CO₃^2-+3H₂O．

点评：本题考查了燃料电池，根据得失电子确定正负极通入的气体成分，会根据电解质溶液酸碱性酸性电极反应式，为学习难点，注意酸性条件下不能生成氢氧根离子，碱性条件下不能生成氢离子．