Question

7．氫氧燃料電池是燃料h₂和o₂起反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置．
（1）若電解質(zhì)是KOH溶液，負(fù)極的電極反應(yīng)式為H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O；反應(yīng)進(jìn)行后，溶液的pH將降低（填“升高”“降低”或“基本不變”）．
（2）若改用稀硫酸溶液做導(dǎo)電物質(zhì)，正極的電極反應(yīng)式為O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O；反應(yīng)進(jìn)行后，溶液pH將升高；（填“升高”“降低”或“基本不變”）．
（3）若需將反應(yīng)Cu+Fe³⁺=Cu²⁺ Fe²⁺設(shè)計(jì)成原電池裝置，則負(fù)極材料為Cu，正極材料為石墨；，電解質(zhì)溶液為FeCl₃溶液．
（4）若電解質(zhì)溶液為濃硫酸溶液，電極材料為Al、Cu，負(fù)極上發(fā)生的電極反式為Cu-2e^-=Cu²⁺．

Answer 1

分析 （1）氫氧燃料電池中，通入氫氣的一極為電源的負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，堿性環(huán)境下：H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O，通入氧氣的一極為原電池的正極，堿性環(huán)境下，電極反應(yīng)式為：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，根據(jù)電極反應(yīng)式來(lái)回答；
（2）氫氧燃料電池中，通入氫氣的一極為電源的負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，酸性環(huán)境下，電極反應(yīng)式為H₂-2e^-=2H⁺，通入氧氣的一極為原電池的正極，酸性環(huán)境下，電極反應(yīng)式為O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O；
（3）由方程式可知，Cu被氧化，為原電池的負(fù)極，則正極可為碳棒或不如Cu活潑的金屬，電解質(zhì)溶液為氯化鐵溶液，正極發(fā)生還原反應(yīng)，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，據(jù)此分析解答；
（4）若電解質(zhì)溶液為濃硫酸溶液，電極材料為Al、Cu，金屬鋁遇到濃硫酸會(huì)鈍化，負(fù)極是金屬銅，發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，據(jù)此回答．

解答 解：（1）氫氧燃料電池中，通入氫氣的一極為電源的負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，堿性環(huán)境下：H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O，通入氧氣的一極為原電池的正極，堿性環(huán)境下，電極反應(yīng)式為：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，總反應(yīng)是氫氣和氧氣反應(yīng)生成水，所以pH增加，
故答案為：H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O；降低；
（2）氫氧燃料電池中，通入氫氣的一極為電源的負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，酸性環(huán)境下，電極反應(yīng)式為H₂-2e^-=2H⁺，通入氧氣的一極為原電池的正極，酸性環(huán)境下，電極反應(yīng)式為O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O；總反應(yīng)是氫氣和氧氣反應(yīng)生成水，所以pH增加，
故答案為：O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O；升高；
（3）由方程式Cu+2FeCl₃=CuCl₂+2FeCl₂可知，Cu被氧化，為原電池的負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)為Cu-2e^-=Cu²⁺，正極Fe³⁺被還原，電極方程式為2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺，正極可為碳棒，電解質(zhì)溶液為氯化鐵，
則原電池裝置圖可設(shè)計(jì)為，
故答案為：Cu；石墨；FeCl₃溶液；
（4）若電解質(zhì)溶液為濃硫酸溶液，電極材料為Al、Cu，金屬鋁遇到濃硫酸會(huì)鈍化，負(fù)極是金屬銅，發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，Cu-2e^-=Cu²⁺，故答案為：Cu-2e^-=Cu²⁺．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了原電池的工作原理以及電極反應(yīng)的書(shū)寫(xiě)知識(shí)，明確原電池原理是解本題關(guān)鍵，再根據(jù)方程式中元素化合價(jià)變化確定正負(fù)極材料及電解質(zhì)溶液，同時(shí)考查學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，題目難度中等．