Question

【題目】人們應(yīng)用原電池原理制作了多種電池以滿足不同的需要。電池發(fā)揮著越來越重要的作用，如在宇宙飛船、人造衛(wèi)星、電腦、照相機(jī)等，都離不開各式各樣的電池，同時廢棄的電池隨便丟棄也會對環(huán)境造成污染。請根據(jù)題中提供的信息，回答下列問題：

(1)研究人員最近發(fā)明了一種“水”電池，這種電池能利用淡水與海水之間含鹽量的差別進(jìn)行發(fā)電，在海水中電池反應(yīng)可表示為：5MnO2+2Ag+2NaCl===Na2Mn5O10+2AgCl

①該電池的負(fù)極反應(yīng)式是____________；

②在電池中，Na+不斷移動到“水”電池的________極(填“正”或“負(fù)”)；

③外電路每通過4 mol電子時，生成Na2Mn5O10的物質(zhì)的量是________；

(2)中國科學(xué)院應(yīng)用化學(xué)研究所在甲醇(CH3OH是一種可燃物)燃料電池技術(shù)方面獲得新突破。甲醇燃料電池的工作原理如圖所示。

①該電池工作時，b口通入的物質(zhì)為_________；

②該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式_________；

③工作一段時間后，當(dāng)6.4 g甲醇完全反應(yīng)生成CO2時，有________個電子轉(zhuǎn)移。

(3)Ag2O2是銀鋅堿性電池的正極活性物質(zhì)，當(dāng)銀鋅堿性電池的電解質(zhì)溶液為KOH溶液，電池放電時正極的Ag2O2轉(zhuǎn)化為Ag，負(fù)極的Zn轉(zhuǎn)化為K2Zn(OH)4，寫出該電池反應(yīng)方程式：_________；

Answer 1

【答案】Ag+Cl--e-=AgCl 正 2 mol CH3OH CH3OH-6e-+H2O===CO2＋6H+ 1.2NA Ag2O2+2Zn+4KOH+2H2O===2K2Zn(OH)4+2Ag

【解析】

根據(jù)電池總反應(yīng)，判斷元素的化合價升降，由負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，寫出電極反應(yīng)；根據(jù)原電池中陰離子向負(fù)極移動，陽離子向正極移動判斷；根據(jù)Na2Mn5O10和轉(zhuǎn)移電子之間的關(guān)系式計算轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量；根據(jù)題圖中氫離子移動方向判斷正負(fù)極，在負(fù)極上通入燃料；根據(jù)負(fù)極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，寫出電極反應(yīng)；根據(jù)甲醇和轉(zhuǎn)移電子之間的關(guān)系式計算轉(zhuǎn)移電子的個數(shù)；根據(jù)題目中給出的正負(fù)極的信息，寫出總的電池反應(yīng)方程式。

（1）①根據(jù)電池總反應(yīng)：5MnO2+2Ag+2NaCl=Na2Mn5O10+2AgCl可知，Ag元素的化合價由0價失電子升高到+1價，發(fā)生氧化反應(yīng)，Ag應(yīng)為原電池的負(fù)極，負(fù)極發(fā)生反應(yīng)的電極方程式為：Ag+Cl--e-=AgCl；答案為Ag+Cl--e-=AgCl。

②在原電池中陰離子向負(fù)極移動，陽離子向正極移動，所以鈉離子向正極移動；答案為正。

③根據(jù)方程式中5molMnO2生成1molNa2Mn5O10，化合價共降低了2價，所以每生成1molNa2Mn5O10轉(zhuǎn)移2mol電子，則外電路每通過4mol電子時，生成Na2Mn5O10的物質(zhì)的量是2mol；答案為2mol。

（2）①據(jù)氫離子移動方向知，陽離子向正極移動，則右側(cè)電極為正極，左側(cè)電極為負(fù)極，負(fù)極上通入燃料甲醇；答案為CH3OH。

②正極上氧氣得電子和氫離子反應(yīng)生成水，電極反應(yīng)式為：O2+4H++4e-=2H2O，負(fù)極上甲醇失電子和水反應(yīng)生成二氧化碳和氫離子，電極反應(yīng)式為CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+；答案為CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+。

③根據(jù)CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+反應(yīng)知，消耗1mol甲醇要轉(zhuǎn)移6mol電子，當(dāng)6.4g甲醇完全反應(yīng)生成CO2時，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量n═=1.2mol，則轉(zhuǎn)移電子個數(shù)為1.2NA；答案為1.2NA。

（3）電池放電時正極的Ag2O2轉(zhuǎn)化為Ag，負(fù)極的Zn轉(zhuǎn)化為K2Zn(OH)4，正極電極反應(yīng)式為Ag2O2+4e-+2H2O═2Ag+4OH-，負(fù)極電極反應(yīng)式為2Zn-4e-+8OH-═2Zn(OH)42-，反應(yīng)還應(yīng)有KOH參加，反應(yīng)的總方程式為：Ag2O2+2Zn+4KOH+2H2O═2K2Zn(OH)4+2Ag；答案為：Ag2O2+2Zn+4KOH+2H2O═2K2Zn(OH)4+2Ag。