氢氧硫酸燃料电池

实验目的

认识酸性氢氧燃料电池的组成,会判断正负极并书写电极反应式。

实验原理

氢气在负极失去电子被氧化,氧气在正极得到电子被还原。电子经导线由负极流向正极,溶液中 H+ 向正极移动。负极:H₂ - 2e- = 2H+;正极:O₂ + 4H+ + 4e- = 2H₂O;总反应:2H₂ + O₂ = 2H₂O。

实验器材

• 稀硫酸(电解质溶液)
• 多孔惰性电极(负极)
• 多孔惰性电极(正极)
• 氢气
• 氧气
• 导线与用电器(电流表或小灯泡)

实验步骤

1. 观察装置:两个惰性电极插入稀硫酸,用导线连接用电器。
2. 向负极一侧通入氢气,向正极一侧通入氧气。
3. 观察导线中电子的流向,判断正极和负极。
4. 观察溶液中 H+ 的移动方向。
5. 分别写出负极、正极反应式,相加得总反应。

实验现象与结论

通入气体后回路中有电流,用电器工作。电子由通氢气的负极经导线流向通氧气的正极,H+ 向正极移动。电池工作时生成水,硫酸浓度略有降低。结论:燃料电池将化学能直接转化为电能,产物只有水。

注意事项

• 氢气易燃,真实实验须远离明火。
• 氢气与氧气混合易爆,须分别通入两极。

常见问题

酸性氢氧燃料电池正极反应式怎么写?

正极:O₂ + 4H+ + 4e- = 2H₂O。负极:H₂ - 2e- = 2H+。

电解质换成氢氧化钾溶液有何不同?

负极:H₂ + 2OH- - 2e- = 2H₂O;正极:O₂ + 2H₂O + 4e- = 4OH-。总反应仍是 2H₂ + O₂ = 2H₂O。