181.氢燃料电池的正极上反应原理正确的是()。

好的，让我们来详细解析这道题。 ### 题目背景 氢燃料电池是一种将氢气（H₂）和氧气（O₂）通过电化学反应转化为电能的装置。在这个过程中，氢气在负极（阳极）发生氧化反应，生成质子（H⁺）和电子（e⁻），而氧气在正极（阴极）发生还原反应，与质子和电子结合生成水（H₂O）。 ### 选项分析 **A. H₂ → 2H⁺ + 2e⁻** - **解释**：这个反应表示一个氢分子（H₂）在正极上分解成两个质子（H⁺）和两个电子（e⁻）。这是氢燃料电池中典型的阳极反应。 - **正确性**：这个反应是正确的，因为它准确地描述了氢分子在阳极上的氧化过程。 **B. 2H₂ → 3H⁺ + 3e⁻** - **解释**：这个反应表示两个氢分子（2H₂）分解成三个质子（3H⁺）和三个电子（3e⁻）。这个反应不符合化学平衡原则，因为氢分子的分解应该是等摩尔的质子和电子。 - **正确性**：这个反应是错误的。 **C. 3H₂ → 4H⁺ + 4e⁻** - **解释**：这个反应表示三个氢分子（3H₂）分解成四个质子（4H⁺）和四个电子（4e⁻）。同样，这个反应也不符合化学平衡原则。 - **正确性**：这个反应是错误的。 **D. H₂ → H⁺ + e⁻** - **解释**：这个反应表示一个氢分子（H₂）分解成一个质子（H⁺）和一个电子（e⁻）。这个反应也不符合化学平衡原则，因为一个氢分子应该分解成两个质子和两个电子。 - **正确性**：这个反应是错误的。 ### 为什么选择A 选项A正确地描述了氢燃料电池中氢分子在阳极上的氧化反应。一个氢分子（H₂）分解成两个质子（H⁺）和两个电子（e⁻），这符合化学平衡原则，并且是氢燃料电池中实际发生的反应。 ### 示例 假设我们有一个氢燃料电池，其中氢气在阳极上发生反应： - **输入**：H₂ - **输出**：2H⁺ + 2e⁻ 这些质子（H⁺）会通过电解质膜到达阴极，而电子（e⁻）则通过外部电路产生电流。在阴极，氧气（O₂）与质子和电子结合生成水（H₂O）： - **输入**：O₂ + 4H⁺ + 4e⁻ - **输出**：2H₂O