Question

如圖為氫氧燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，電極材料為疏松多孔石墨棒．當(dāng)氧氣和氫氣分別連續(xù)不斷地從兩極通入燃料電池時(shí)，便可在閉合回路中不斷地產(chǎn)生電流．這被譽(yù)為改變未來世界的十大新科技之一的燃料電池具有無污染、無噪音、高效率的特點(diǎn)．試回答下列問題：
（1）圖中通過負(fù)載的電子流動(dòng)方向

 

 （填“向左”或“向右”）．
（2）寫出氫氧燃料電池工作時(shí)正極反應(yīng)式：

 

．
（3）放電過程中，負(fù)極附近溶液的pH

 

（填“增大”，“減小”，“保持不變”）電解質(zhì)溶液的pH

 

（填“增大”，“減小”，“保持不變”）．
（4）若把H₂換為甲烷，寫出負(fù)極電極反應(yīng)式

 

當(dāng)電路中有16mol電子通過時(shí)，還原劑消耗的質(zhì)量為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：原電池和電解池的工作原理

專題：電化學(xué)專題

分析：（1）燃料電池中電子從負(fù)極流向正極；
（2）氫氧燃料電池中，電解質(zhì)溶液為堿，則正極上氧氣得電子和水生成氫氧根離子；
（3）根據(jù)負(fù)極的電極反應(yīng)及總反應(yīng)判斷溶液PH的變化；
（4）甲烷燃料電池中甲烷在負(fù)極失電子生成碳酸根離子和水；根據(jù)電極方程式中電子與氧氣的關(guān)系求算．

解答： 解：（1）燃料電池中電子從負(fù)極流向正極，通入氫氣的一極為負(fù)極，通入氧氣的一極為正極，則電子流動(dòng)方向向右；故答案為：向右；
（2）氫氧燃料電池中，電解質(zhì)溶液為堿，則正極上氧氣得電子和水生成氫氧根離子，則其電極反應(yīng)式為：2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-；
故答案為：2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-；
（3）放電過程中，負(fù)極的電極反應(yīng)為：H₂+2OH^--2e^-═2H₂O，反應(yīng)消耗氫氧根離子，則負(fù)極附近溶液的pH減��；燃料電池的總反應(yīng)為2H₂+O₂=2H₂O，反應(yīng)后溶液體積增大，溶液的PH減小；
故答案為：減��；減��；
（4）燃料電池中，負(fù)極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，堿性條件下，甲烷在負(fù)極生成碳酸根離子，其電極反應(yīng)式為：CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O；當(dāng)電路中有16mol電子通過時(shí)，還原劑甲烷消耗的物質(zhì)的量為2mol，則其質(zhì)量為2mol×16g/mol=32g；
故答案為：CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O；32g．

點(diǎn)評(píng)：本題考查學(xué)生原電池的工作原理并以原電池為載體考查了反應(yīng)方程式的有關(guān)計(jì)算，正確找出各物質(zhì)間的關(guān)系是解本題的關(guān)鍵，該題綜合性強(qiáng)，題目難度中等．