Question

美国阿波罗宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池是一种新型的化学电池，其构造如图所示；两个电极均由多孔性碳制

美国阿波罗宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池是一种新型的化学电池，其构造如图所示；两个电极均由多孔性碳制成，通入的气体由孔隙中逸出，并在电极表面放电．（1）a极是______极，b极是______极，电极反应式分别为______，______．（2）氢气是燃料电池最简单的燃料，虽然使用方便，却受到价格和来源的限制．常用的燃料，往往是某些碳氢化合物，如甲烷（天然气）、汽油等．请写出将图中H2换成CH4时所构成的甲烷燃料电池中a极的电极反应式：______．此时电池内总的反应方程式为______．

Answer 1

（1）氢氧燃料电池中，通入氢气的一极为电源的负极，通入氧气的一极为原电池的正极，由于电解质溶液呈碱性，则负极电极反应式为：2H₂-4e^-+4OH^-=4H₂O（或H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O），正极电极反应式为：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，
故答案为：负；正；2H₂-4e^-+4OH^-=4H₂O（或H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O）；O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；
（2）图中H₂换成CH₄时所构成的甲烷燃料电池中，甲烷燃烧生成二氧化碳和水，二氧化碳和氢氧化钾反应生成碳酸钾和水，所以电池的反应的离子方程式为：CH₄+2O₂+2OH^-=CO₃^2-+3H₂O
其中正极上是氧气得到电子发生还原反应，电极反应式为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；电池总反应的离子方程式减去正极电极反应×2，得到负极电极反应：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O；
故答案为：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O、CH₄+2O₂+2OH^-=CO₃^2-+3H₂O；