Question

某原電池中，電解質(zhì)溶液為稀H₂SO₄,分別向負(fù)極通入CH₄(或CO或H₂S)，向正極通入O₂(或Cl₂)，試完成下列問題：

(1)當(dāng)分別通入CO和O₂時：

①正極反應(yīng)：__________________________________________________；

②負(fù)極反應(yīng)：__________________________________________________；

③電池總反應(yīng)：________________________________________________；

④電解質(zhì)溶液pH的變化__________。(填“增大”“減小”或“不變”)。

(2)當(dāng)分別通入CH₄和O₂時：

①正極反應(yīng)：__________________________________________________；

②負(fù)極反應(yīng)：__________________________________________________；

③電池總反應(yīng)：________________________________________________；

④電解質(zhì)溶液pH的變化：________________。(填“增大”“減小”或“不變”)

(3)當(dāng)分別通入H₂S和Cl₂時：

①正極反應(yīng)：__________________________________________________；

②負(fù)極反應(yīng)：__________________________________________________；

③電池總反應(yīng)：________________________________________________；

④電解質(zhì)溶液pH的變化：______________________________________。

(填“增大”“減小”或“不變”)

Answer 1

解析：燃料電池中，負(fù)極通入的燃料被氧化，C、S都被氧化到+4價，而+4價的C和S是不能單獨(dú)存在的，在其常見存在形式CO₂(或)、SO₂(或)中，產(chǎn)物究竟是什么，O原子由誰來提供？應(yīng)結(jié)合負(fù)極環(huán)境尋找答案。由于負(fù)極溶液是酸性的，所以不會生成、,而是生成CO₂、SO₂逸出。在負(fù)極氛圍中含O原子的粒子只有H₂O分子(OH^-極少而忽略)，所以(或)中的O原子無疑是由H₂O分子提供的，提供O原子后的H₂O分子將游離出H⁺。同時，若燃料中含H元素，則在C、S被氧化為CO₂、SO₂后，也釋放出H⁺。負(fù)極反應(yīng)式可根據(jù)電荷守恒而配平。

    若正極通入的氣體為O₂，則O₂得電子變?yōu)镺^2-，O^2-被H⁺俘獲變?yōu)镠₂O分子。若正極的氣體為Cl₂，則Cl₂得電子變?yōu)镃l^-。

    判斷電解質(zhì)溶液pH的變化，寫出電池總反應(yīng)式便知。這里將正、負(fù)電極反應(yīng)式疊加，可得電池總反應(yīng)。

答案：(1)①O₂+4e^-+4H⁺2H₂O  ②2CO+2H₂O2CO₂+4H⁺+4e^-

③2CO+O₂2CO₂↑  ④不變

(2)①2O₂+8e^-+8H⁺4H₂O  ②CH₄+2H₂OCO₂↑+8H⁺+8e^-

③CH₄+2O₂CO₂↑+2H₂O  ④變大

(3)①3Cl₂+6e^-6Cl^-  ②H₂S+2H₂O6H⁺+SO₂↑+6e^-

③3Cl₂+H₂S+2H₂O6Cl^-+6H⁺+SO₂↑  ④變小