Question

15．氫氧燃料電池是符合綠色化學(xué)理念的新型發(fā)電裝置．如圖為電池示意圖，該電池電極表面鍍一層細(xì)小的鉑粉，鉑吸附氣體的能力強(qiáng)，性質(zhì)穩(wěn)定．請(qǐng)回答：
（1）氫氧燃料電池的能量轉(zhuǎn)化主要形式是由化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔�，電極表面通入H（填H₂或O₂的電極為負(fù)極），該極的電極反應(yīng)式為2H₂+4OH^--4e^-═4H₂O．
（2）該電池工作時(shí)，電解質(zhì)溶液的密度減小，pH減�。ㄌ睢霸龃蟆薄皽p小”或“不變”）．
（3）氫氧燃料電池電極反應(yīng)產(chǎn)生的水，經(jīng)冷凝后可作為人類的飲用水，當(dāng)電池內(nèi)有200mol電子轉(zhuǎn)移時(shí)，可得到1.8L引用水（水的密度為1g/mL）
（4）將H₂ 改為CH₄，其他均不變，則該極上的電極反應(yīng)式為CH₄+10OH^-+8e^-═CO₃^2-+7H₂O．

Answer 1

分析 （1）原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置，負(fù)極是燃料發(fā)生氧化反應(yīng)；堿性介質(zhì)中電極產(chǎn)物不可能產(chǎn)生氫離子；
（2）由電解過程中生成水，所以電解質(zhì)溶液的密度減小，氫氧化鉀的濃度減小，所以溶液的PH值變小；
（3）xL水的質(zhì)量為1000xg，其物質(zhì)的量為$\frac{1000xg}{18g/mol}$，反應(yīng)H元素化合價(jià)由0價(jià)升高為+1，故轉(zhuǎn)移電子為$\frac{1000xg}{18g/mol}$×2=200，由此分析解答；
（4）將H₂ 改為CH₄，其他均不變，甲烷發(fā)生氧化反應(yīng)生成碳酸鹽，該極上的電極反應(yīng)式為CH₄+10OH^-+8e^-═CO₃^2-+7H₂O．

解答 解：（1）原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置，負(fù)極是燃料發(fā)生氧化反應(yīng)，所以氫氣是負(fù)極；極的電極反應(yīng)式為 2H₂+4OH^--4e^-═4H₂O，故答案為：由化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔�、H₂    2H₂+4OH^--4e^-═4H₂O（或H₂+2OH^--2e^-═2H₂O）；
（2）由電解過程中生成水，所以電解質(zhì)溶液的密度減小，氫氧化鉀的濃度減小，所以溶液的PH值變小，故答案為：減小、減��；
（3）xL水的質(zhì)量為1000xg，其物質(zhì)的量為$\frac{1000xg}{18g/mol}$，反應(yīng)H元素化合價(jià)由0價(jià)升高為+1，故轉(zhuǎn)移電子為$\frac{1000xg}{18g/mol}$×2=200，解之得x=1.8，故答案為：1.8；
（4）將H₂ 改為CH₄，其他均不變，甲烷發(fā)生氧化反應(yīng)生成碳酸鹽，該極上的電極反應(yīng)式為CH₄+10OH^-+8e^-═CO₃^2-+7H₂O，故答案為：CH₄+10OH^-+8e^-═CO₃^2-+7H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)電源的工作原理，題目難度較大，注意原電池電極反應(yīng)式的書寫．