Question

如图所示，可形成氢氧燃料电池．通常氢氧燃料电池有酸式（当电解质溶液为硫酸时）和碱式[当电解质溶液为NaOH（aq）或KOH（aq）时]两种．试回答下列问题：
（1）酸式电池的电极反应：负极______，正极______；电池总反应：______；电解质溶液pH的变化______（填“变大”“变小”或“不变”）．
（2）碱式电池的电极反应：负极______，正极______；电池总反应：______；电解质溶液pH的变化______（填“变大”“变小”或“不变”）．

Answer 1

【答案】分析：氢氧燃料电池中通入氢气的一极为原电池的负极，发生氧化反应，通入氧气的一极为原电池的正极，发生还原反应，溶液的酸碱性不同，电极反应式不同，酸性溶液中负极反应为：2H₂-4e^-=4H⁺，正极反应为：O₂-4e^-+4H⁺=2H₂O；
碱性溶液中负极反应为2H₂-4e^-+4OH^-=2H₂O，正极反应为O₂-4e^-+2H₂O=4OH^-，电池总反应都为2H₂+O₂=2H₂O，可根据溶液氢离子或氢氧根离子浓度的变化判断溶液的pH．
解答：解：（1）氢氧燃料电池中通入氢气的一极为原电池的负极，发生氧化反应，酸性溶液中负极反应为：2H₂-4e^-=4H⁺，通入氧气的一极为原电池的正极，发生还原反应，，酸性溶液中正极反应为：O₂-4e^-+4H⁺=2H₂O，电池总反应为2H₂+O₂=2H₂O，反应生成水，溶液氢离子浓度降低，pH增大，
故答案为：2H₂-4e^-=4H⁺；O₂-4e^-+4H⁺=2H₂O；2H₂+O₂=2H₂O；变大；
（2）氢氧燃料电池中通入氢气的一极为原电池的负极，发生氧化反应，碱性溶液中负极反应为2H₂-4e^-+4OH^-=2H₂O，通入氧气的一极为原电池的正极，发生还原反应，碱性溶液中正极反应为O₂-4e^-+2H₂O=4OH^-，电池总反应为2H₂+O₂=2H₂O，反应生成水，溶液氢氧根离子离子浓度降低，pH减小，
故答案为：2H₂-4e^-+4OH^-=2H₂O；O₂-4e^-+2H₂O=4OH^-；2H₂+O₂=2H₂O；变小．
点评：本题考查氢氧燃料电池的工作原理，题目难度不大在，注意电解质溶液的酸碱性不同，电极反应不同，此为易错点．