可以将氧化还原反应2H2+O2===2H2O设计成原电池。
(1)利用氢气和氧气、氢氧化钾溶液构成燃料电池,则负极通入的气体应是________,正极通入的气体就是________,电极反应式为:正极________________,负极________________。
(2)如把KOH改为稀硫酸做电解质,则电极反应式为:正极 ,负极__________________________。
(3)(1)和(2)的电解溶液不同,反应进行后,其溶液的pH各有何变化? 。
(4)如把H2改为甲烷,KOH溶液做电解质溶液,则电极反应式为:正极____________________________,负极________________________________。
(1)H2 O2 O2+2H2O+4e-→4OH- H2+2OH-→2H2O+2e-
(2)O2+4H++4e-→2H2O H2→2H++2e-
(3)前者变小,后者变大
(4)2O2+4H2O+8e-→8OH- CH4+10OH-→CO32—+7H2O+8e-
题目分析:(1)根据电池反应式可知在反应中H2被氧化,O2被还原。H2应该在负极上反应,O2应该在正极上反应,又因为是碱性溶液,不可能有H+参加或生成,故负极的电极反应为H2+2OH-→2H2O+2e-,正极的电极反应为O2+2H2O+4e-→4OH-。
(2)若将导电物质换为酸性溶液,此时应考虑不可能有OH-生成,故负极的电极反应为H2→2H++2e-,正极的电极反应为O2+4H++4e-→2H2O。
(3)由于前者在碱性条件下反应,KOH的量不变,但工作时H2O增多,故溶液变稀,pH将变小;而后者为酸溶液,H2SO4的量不变,H2O增多,故溶液变稀,pH将变大。
(4)如把H2改为甲烷,KOH溶液做电解质,则正极为2O2+4H2O+8e-→8OH-,此时不会有CO2放出;负极为CH4+10OH-→CO32—+7H2O+8e-。
点评:题是高考中的常见题型,属于中等难度的试题。试题综合性强,侧重对学生基础知识的巩固和训练,主要是考查学生对原电池原理的熟悉了解程度,有利于调动学生的逻辑推理能力和发散思维能力,提高学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力。该题的关键是明确原电池的工作原理,然后结合题意灵活运用即可。