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4mol電子時，生成Na2 Mn5 O10 的物質(zhì)的量是_______。

（2）中國科學(xué)院應(yīng)用化學(xué)研究所在甲烷（CH4是一種可燃物）燃料電池技術(shù)方面獲得新突破。甲烷燃料電池的工作原理如下圖所示：

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)3.2 g甲烷完全反應(yīng)生成CO2時，有__________NA個電子轉(zhuǎn)移。

（3）Ag2O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溶液時，電池放電時正極的Ag2O轉(zhuǎn)化為Ag，負(fù)極的Zn轉(zhuǎn)化為Zn(OH)2，寫出該電池反應(yīng)方程式：__________________________。

Answer 1

【答案】Ag—e-+Cl-=AgCl 正 2mol CH4 CH4—8e-+2H2O=CO2+8H+ 1.6 Ag2O+Zn+H2O=2Ag+Zn(OH)2

【解析】

(1)①負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；②原電池放電時，電解質(zhì)溶液中陽離子向正極移動；③根據(jù)Na2Mn5O10和轉(zhuǎn)移電子之間的關(guān)系式計算；

(2)①根據(jù)氫離子移動方向知，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；②負(fù)極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上氧化劑得電子發(fā)生還原反應(yīng)；③根據(jù)甲烷和轉(zhuǎn)移電子之間的關(guān)系式計算；

(3)電池放電時正極的Ag2O轉(zhuǎn)化為Ag，負(fù)極的Zn轉(zhuǎn)化為Zn(OH)2，據(jù)此分析書寫電池反應(yīng)方程式。

(1)①根據(jù)電池總反應(yīng)：5MnO2+2Ag+2NaCl=Na2Mn5O10+2AgCl，可判斷出Ag應(yīng)為原電池的負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)式為：Ag+Cl--e-=AgCl，故答案為：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，故答案為：正；

③根據(jù)方程式中5MnO2生成1Na2Mn5O10，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Na2Mn5O102mol，故答案為：2mol；

(2)①根據(jù)氫離子的移動方向知，右側(cè)電極為正極，左側(cè)電極為負(fù)極，負(fù)極上通入燃料甲烷，故答案為：CH4；

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：3O2+12H++12e-=6H2O，負(fù)極上甲烷失電子和水反應(yīng)生成二氧化碳和氫離子，電極反應(yīng)式為CH4—8e-+2H2O=CO2+8H+，故答案為：CH4—8e-+2H2O=CO2+8H+；

③3.2g甲烷的物質(zhì)的量==0.2mol，根據(jù)CH4—8e-+2H2O=CO2+8H+知，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=0.2mol×8=1.6mol，則轉(zhuǎn)移電子個數(shù)為1.6NA，故答案為：1.6；

(3)電池放電時正極的Ag2O轉(zhuǎn)化為Ag，負(fù)極的Zn轉(zhuǎn)化為Zn(OH)2，正極電極反應(yīng)式為Ag2O+2e-+H2O═2Ag+2OH-，負(fù)極電極反應(yīng)式為Zn-2e-+2OH-═Zn(OH)2，反應(yīng)的總方程式為：Ag2O+Zn+H2O=2Ag+Zn(OH)2，故答案為：Ag2O+Zn+H2O=2Ag+Zn(OH)2。