Question

一道关于电化学的题

查处酒后驾驶采用的“便携式乙醇测量仪”以燃料电池为工作原理，在酸性环境中，理论上乙醇可以被完全氧化为CO2,但实际乙醇被氧化为X，其中一个电极的反应式为：CH3CH2OH-2e-=2X+2H+。
为什么“放电一段时间后，负极区的PH减小”这个说法不对？这里的负极不是产生氢离子的吗？答案解释说该电极产生的氢离子向另一极移动所以不对，但是移动速率应该没有产生速率快啊……
求大侠解释。

Answer 1

原题有误，应为2CH3CH2OH - 2e- = 2X + 2H+。
根据质量守恒和电量守恒，可知X为CH3CHO（乙醛）。
即负极：2CH3CH2OH - 2e- = 2CH3CHO + 2H+。
如果乙醇失电子被氧化成CO2，则负极：CH3CH2OH - 12e- + 3H2O = 2CO2 + 12H+。
从上述电极反应式来看，确实在负极产生了H+，好像电极附近溶液pH应该下降。
但原题是否说在电池中两个电极室之间用H+离子交换膜隔开？如果是的话，内电路只能通过H+向正极迁移来导电。
从上面的电极反应式可以看出，电路中转移几摩电子，电极上产生几摩H+离子，但要想传递这些电量，同样数量的H+就得通过离子交换膜进入正极室。
所以负极室中溶液pH基本不变。

追问

嗯，题是打错了，抱歉……离子交换膜题中也没提到。
但是：正极区反应虽然是O2+4e-+4H+=2H2O，但是正极区原来有H+啊。电解质溶液导电必须靠离子迁移么？再有离子迁移速度我觉得貌似没有这么快……
求解答，谢谢O(∩_∩)O~

追答

我认真想了一下，觉得应该是这样理解：
因为H+参与电极反应，如果H+浓度变化较大的话，必然对电极电势有较大影响，如果让电池工作很长时间，电势差必然变化较大，测了第一个人，再测第二个人时偏差就会较大，有失公正。
实际上这种仪器的电流一定不会大，往往是测一下电势差就行了，时间也很短，对活性材料基本没损耗的，也就是说溶液是不会让溶液中pH变化的。
所以拿这样的问题来考察是不太合适的。很容易产生你所说的离子迁移速度赶不上离子放电速度而电极附近溶液pH变化。