Question

美国阿波罗宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池是一种新型的化学电源，被称为21世纪的明星电池，其构造如图所示：两个电极均由多孔性碳制成，通入的气体由孔隙中逸出，并在电极表面放电．
（1）a是

负

极（填“正”或“负”），其pH值

降低

（填升高、降低或不变），b极的电极反应式

O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-

．
（2）某些碳氢化合物也可作为燃料电池的燃料，如天然气（甲烷）等．若将图中H₂换成CH₄时，电池内总的反应方程式为：CH₄+2O₂+2OH^-=CO₃^2-+3H₂O．请写出a极的电极反应式

CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O

．在电池工作期间，CO₃^2-流向

a

极（填a或b）．

Answer 1

分析：（1）氢氧燃料电池中，通入氢气的一极为电源的负极，发生氧化反应，电极反应式为H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O，通入氧气的一极为原电池的正极，电极反应式为O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，原电池工作时，电子由负极经外电路流向正极，氢氧燃料电池的总反应为：2H₂+O₂=2H₂O；
（2）依据燃料电池反应的原理分析，燃料被氧化做原电池的负极，氧气得到电子做原电池的正极反应还原反应；

解答：解：（1）氢氧燃料电池中，通入氢气的一极a为电源的负极，通入氧气的一极b为原电池的正极，由于电解质溶液呈碱性，则负极电极反应式为：2H₂-4e^-+4OH^-=4H₂O（或H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O），电极附近溶液PH降低；正极电极反应式为：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，故答案为：负；降低；O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；
（2）电池内总的反应方程式为：CH₄+2O₂+2OH^-=CO₃^2-+3H₂O，依据元素化合价变化得到，甲烷失去电子发生氧化反应，氧气得到电子发生还原反应，a电极是失电子发生氧化反应做负极，正极电极反应为：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；总电池反应减去正极电极反应乘以2，得到负极电极反应为：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O；原电池中阴离子移向负极，碳酸根离子移向负极a；
故答案为：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O；a；

点评：本题考查了原电池工作原理的应用，电极判断，电极反应是解题关键，题目难度中等．