Question

如图为氢氧燃料电池的结构示意图，电解质溶液为KOH溶液，电极材料为疏松多孔石墨棒．当氧气和氢气分别连续不断地从两极通入燃料电池时，便可在闭合回路中不断地产生电流．这被誉为改变未来世界的十大新科技之一的燃料电池具有无污染、无噪音、高效率的特点．试回答下列问题：
（1）图中通过负载的电子流动方向

 

 （填“向左”或“向右”）．
（2）写出氢氧燃料电池工作时正极反应式：

 

．
（3）放电过程中，负极附近溶液的pH

 

（填“增大”，“减小”，“保持不变”）电解质溶液的pH

 

（填“增大”，“减小”，“保持不变”）．
（4）若把H₂换为甲烷，写出负极电极反应式

 

当电路中有16mol电子通过时，还原剂消耗的质量为

 

．

Answer 1

考点：原电池和电解池的工作原理

专题：电化学专题

分析：（1）燃料电池中电子从负极流向正极；
（2）氢氧燃料电池中，电解质溶液为碱，则正极上氧气得电子和水生成氢氧根离子；
（3）根据负极的电极反应及总反应判断溶液PH的变化；
（4）甲烷燃料电池中甲烷在负极失电子生成碳酸根离子和水；根据电极方程式中电子与氧气的关系求算．

解答： 解：（1）燃料电池中电子从负极流向正极，通入氢气的一极为负极，通入氧气的一极为正极，则电子流动方向向右；故答案为：向右；
（2）氢氧燃料电池中，电解质溶液为碱，则正极上氧气得电子和水生成氢氧根离子，则其电极反应式为：2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-；
故答案为：2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-；
（3）放电过程中，负极的电极反应为：H₂+2OH^--2e^-═2H₂O，反应消耗氢氧根离子，则负极附近溶液的pH减小；燃料电池的总反应为2H₂+O₂=2H₂O，反应后溶液体积增大，溶液的PH减小；
故答案为：减小；减小；
（4）燃料电池中，负极上燃料失电子发生氧化反应，碱性条件下，甲烷在负极生成碳酸根离子，其电极反应式为：CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O；当电路中有16mol电子通过时，还原剂甲烷消耗的物质的量为2mol，则其质量为2mol×16g/mol=32g；
故答案为：CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O；32g．

点评：本题考查学生原电池的工作原理并以原电池为载体考查了反应方程式的有关计算，正确找出各物质间的关系是解本题的关键，该题综合性强，题目难度中等．