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第一节 化学反应与能量变化
第三课时 化学电源
一、选择题(每个小题只有一个选项符合题意)
1.锌—空气电池(原理如右图)适宜用作城市电动车的动力电源。该电池放电时Zn转化为ZnO。该电池工作时下列说法正确的是
A.氧气在石墨电极上发生氧化反应
B.该电池的负极反应为Zn+H2O-2e-=ZnO+2H+
C.该电池放电时OH-向Zn电极移动
D.若Zn电极消耗6.5 g,外电路转移0.1 mol e-
2.如图为氢氧燃料电池构造示意图,下列有关描述正确的是
A.H+向负极移动 B.O2在负极上反应
C.反应最终产物是H2O D.电子由正极通过导线流向负极
3.日常所用干电池的电极分别为石墨棒(上面有铜帽)和锌皮,以糊状NH4Cl和ZnCl2作电解质(其中加入MnO2吸收H2),电极反应式可简化为Zn-2e-=Zn2+,2NH4++2e-=2NH3↑+H2↑ (NH3与Zn2+能反应生成一种稳定的物质)。根据上述判断,下列结论正确的是( )
①锌为负极,石墨为正极;
②干电池可以实现化学能向电能的转化和电能向化学能的转化;
③工作时,电子由石墨极经过外电路流向锌极;
④长时间连续使用时,内装糊状物可能流出而腐蚀用电器
A.①③ B.②③ C.③④ D.①④
4.银锌纽扣电池,其电池的电池反应式为:Zn + Ag2O + H2O =Zn(OH)2 + 2Ag
下列说法不正确的是
A.锌作负极
B.正极发生还原反应
C.电池工作时,电流从Ag2O经导线流向Zn
D.负极的电极方程式为:Zn-2e- = Zn2+
5.汽车的启动电源常用铅蓄电池,该电池在放电时的总反应方程式为PbO2(s)+Pb(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2O(l),根据此反应判断下列叙述正确的是( )
A.PbO2是电池的负极
B.负极的电极反应式为Pb +SO42-(aq)-2e-=PbSO4
C.铅蓄电池放电时,每转移2 mol电子消耗1 mol H2SO4
D.电池放电时,两电极质量均增加,且每转移1 mol电子时正极质量增加48 g
6.一种直接铁燃料电池(电池反应为:3Fe + 2O2=Fe3O4)的装置如图所示,下列说法正确的是
A.Fe极为电池正极
B.KOH溶液为电池的电解质溶液
C.电子由多孔碳极沿导线流向Fe极
D.每5.6gFe参与反应,导线中流过1.204×1023个e-
7.为体现节能减排的理念,中国研制出了新型固态氧化物燃料电池(SOFC),该电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是( )
A.可以选用NaOH固体作固态电解质
B.正极的电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-
C.电子从b极经导线流向a极
D.若反应中转移1 mol电子,则生成22.4 L(标准状况下)CO2
8.一种新型锂—氮电池的装置图如下,它以可传递Li+的醚类物质作电解质,电池的总反应为6Li+N2=2Li3N。电池工作时,下列说法正确的是( )
A.X极发生还原反应
B.电流由X极经用电器流入Y极
C.转移l mol电子时,有2 mol Li+由左向右移动
D.Y极电极反应式为6Li++N2+6e-=2Li3N
9.某监测SO2含量的传感器工作原理如图所示(其中固体电解质允许O2-发生迁移)。下列说法正确的是( )
A.传感器的内外电路中,电流均是由电子定向移动形成的
B.传感器工作时,Pt电极上的电极反应式为:O2+4e-+2H2O=4OH-
C.传感器工作时,O2-向负极移动
D.固体电解质可以用稀硫酸代替
10.碱性电池具有容量大、放电电流大的特点,因而得到广泛应用。碱性锌锰电池以氢氧化钾溶液为电解液,电池总反应式为Zn+MnO2+H2O=ZnO+Mn(OH)2,下列说法中,错误的是( )
A.电池工作时,锌失去电子作负极,发生氧化反应
B.电池正极的电极反应式为MnO2+2H2O+2e-=Mn(OH)2+2OH-
C.电池工作时,电解质溶液中的OH-移向负极
D.电池工作时,电流的方向是由Zn极流向MnO2极
二、不定项选择题(每小题有1~2个选项符合题意)
11.一种镁氧电池如图所示,电极材料为金属镁和吸附氧气的活性炭,电解液为 KOH 浓溶液。下列说法错误的是
A.电池总反应为:2Mg+O2+2H2O = 2Mg(OH)2
B.负极反应式为:Mg—2e— = Mg2+
C.活性炭可以加快O2 在负极上的反应速率
D.电子的移动方向由a经外电路到b
12.微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如图所示,下列说法正确的是(已知质子交换膜的作用是只允许H+通过)( )
A.该电池在高温下工作的速度更快
B.HS-在硫氧化菌作用下转化为S的电极反应式为HS-+4H2O-8e-=SO42-+9H+
C.b电极是电池的负极
D.该电池工作时,H+向左通过质子交换膜
13.锂电池是一代新型高能电池,它以质量轻、能量高而受到了普遍重视,目前已研制成功多种锂电池。某种锂电池的总反应式为Li+MnO2=LiMnO2,下列说法不正确的是( )
A.电子由MnO2流向Li
B.Li是负极,电极反应为Li-e-=Li+
C.MnO2是正极,电极反应为MnO2+e-=
D.电池内部Li+向负极移动
14.利用反应6NO2+8NH3=7N2+12H2O构成电池的装置如图所示。此方法既能实现有效清除氮氧化物的排放,减轻环境污染,又能充分利用化学能。下列说法正确的是( )
A.该装置将化学能转化为电能
B.电极B为正极
C.电极A的反应式为:2NH3-6e-=N2+6H+
D.当有4.48LNO2被处理时,转移0.8mol电子
15.一种新型污水处理装置模拟细胞内生物电的产生过程,可将酸性有机废水的化学能直接转化为电能,阳离子交换膜只允许阳离子通过,下列说法中正确的是( )
A.电池工作时,溶液中的H+ 向N极移动
B.电子流向:M→负载→N→电解质溶液→M
C.N极的电极反应:O2+2H2O + 4e-=4OH-
D.当N极消耗22.4 L O2时,最多有4 NA个H+ 通过阳离子交换膜
三、填空题
16.(1)Cu、Fe作两极,稀硫酸作电解质溶液的原电池中:
①Cu作______ 极,
②Fe作_______极。
③电极反应式是:负极:___________;正极_________________
④总反应式是_________________ 。
(2)技术上使用的氢氧燃料电池具有高能、轻便、无污染的优点。氢氧燃料电池有酸式和碱式两种,它们放电时的总反应都可以表示为2H2+O2=2H2O。酸式电池中电解质是酸,其负极反应可表示为2H2-4e-=4H+,则其正极反应式为___________________。碱式电池的电解质是碱,其正极反应式为O2+2H2O+4e- =4OH-,则其负极反应可表示为___________________。
(3)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、汽油等。请写出将图中氢气换成甲烷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式:_________
17.中国科学院长春应用化学研究所在甲醇燃料电池技术方面获得新突破,组装出了自呼吸电池及主动式电堆甲醇燃料电池的工作原理如图所示.
该电池工作时,b口通入的物质为______,c口通入的物质为______.
该电池负极的电极反应式为:______.
工作一段时间后,当甲醇完全反应生成时,有______个电子转移.
18.化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。
(1)锌锰干电池是应用最普遍的电池之一,图1为锌锰干电池的构造示意图,锌锰干电池的负极材料是___(填物质名称),负极发生的电极反应为___。若反应消耗32.5g负极材料,则电池中转移电子的数目为___。
(2)目前常用的镍-镉(Ni—Cd)可充电电池的总反应式可表示为Cd+2NiO(OH)+2H2O2Ni(OH)2+Cd(OH)2,已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均难溶于水,但能溶于酸,以下说法正确的是___(填序号)。
①该电池可以在酸性条件下进行充、放电。
②该电池放电时,负极的电极反应式为Cd+2OH--2e-=Cd(OH)2
③该电池放电时,Cd极的质量减少
④该电池放电时,化学能转变为电能。
(3)图2为氢氧燃料电池的构造示意图,电解质溶液是KOH溶液。则X极为电池的__(填“正”或“负”)极,X极的电极反应式为___。
19.人们应用原电池原理制作了多种电池以满足不同的需要。电池发挥着越来越重要的作用,如在宇宙飞船、人造卫星、电脑、照相机等,都离不开各式各样的电池,同时废弃的电池随便丢弃也会对环境造成污染。请根据题中提供的信息,回答下列问题:
(1)研究人员最近发明了一种“水”电池,这种电池能利用淡水与海水之间含盐量的差别进行发电,在海水中电池反应可表示为:5MnO2+2Ag+2NaCl=Na2Mn5O10+2AgCl
①该电池的负极反应式是______;
②在电池中,Na+不断移动到“水”电池的_____极(填“正”或“负”);
③外电路每通过4 mol电子时,生成Na2Mn5O10的物质的量是______;
(2)中国科学院应用化学研究所在甲醇(CH3OH是一种可燃物)燃料电池技术方面获得新突破。甲醇燃料电池的工作原理如图所示。
①该电池工作时,b口通入的物质为_______;
②该电池负极的电极反应式_______;
③工作一段时间后,当6.4g甲醇完全反应生成CO2时,有_____个电子转移。
(3)Ag2O2是银锌碱性电池的正极活性物质,当银锌碱性电池的电解质溶液为KOH溶液,电池放电时正极的Ag2O2转化为Ag,负极的Zn转化为K2Zn(OH)4,写出该电池反应方程式_______;
(4)某微生物电池的工作原理如图所示
写出其正极的电极反应式______;负极的电极反应式_______
参考答案
1.C
【详解】
A.氧气得电子发生还原反应 ,故A错误;
B.锌作负极,碱性条件下,负极上电极反应式为: ,故B错误;
C.原电池工作时,溶液中的阴离子向负极移动,即OH-向Zn电极移动 ,故C正确;
D.若Zn电极消耗6.5 g,外电路转移0.2 mol e- ,故D错误;
故选:C。
2.C
【详解】
A.氢氧燃料电池属于原电池,原电池中阳离子向正极移动,故A错误;
B.燃料电池中氧气在正极得电子发生还原反应,故B错误;
C.氢氧燃料电池总反应为2H2+O2=2H2O,最终产物是H2O,故C正确;
D.据图可知电子由负极通过导线流向正极,故D错误;
综上所述答案为C。
3.D
【详解】
①由负极失电子发生氧化反应,正极得电子发生还原反应,可判断出锌为负极,石墨为正极,①正确;
②干电池是一次电池,只能实现化学能向电能的转化,②错误;
③电池工作时,电子从负极Zn流向正极石墨,③错误;
④NH4Cl和ZnCl2都是强酸弱碱盐,水解使电解质溶液显酸性,所以长时间连续使用该电池,由于锌皮慢慢溶解而破损,且MnO2不断吸收H2而产生H2O,糊状物也越来越稀,可能流出而腐蚀用电器,④正确;
综上所述可知,说法正确的是①④,故合理选项是D。
4.D
【详解】
A.Zn失电子发生氧化反应而作负极,故A正确;
B.正极上Ag2O得电子发生还原反应,故B正确;
C.原电池中电流从正极沿导线流向负极,该原电池中Zn是负极、Ag2O是正极,所以放电时电流从Ag2O经导线流向Zn,故C正确;
D.碱性条件下锌离子生成Zn(OH)2,所以负极反应式为Zn+2OH﹣﹣2e﹣=Zn(OH)2,故D错误;
故答案为D。
【点睛】
原电池正负极的判断方法:①根据电极材料的活泼性判断:负极:活泼性相对强的一极;正极:活泼性相对弱的一极;②根据电子流向或电流的流向判断:负极:电子流出或电流流入的一极;正极:电子流入或电流流出的一极;③根据溶液中离子移动的方向判断:负极:阴离子移向的一极;正极:阳离子移向的一极;④根据两极的反应类型判断:负极:发生氧化反应的一极;正极:发生还原反应的一极;⑤根据电极反应的现象判断:负极:溶解或减轻的一极;正极:增重或放出气泡的一极。
5.B
【分析】
A. 蓄电池放电时,该装置是原电池,铅失去电子化合价升高,为电池的负极;
B. 电解液为硫酸,铅失去电子生成的二价铅与硫酸根离子结合成硫酸铅;
C. 据化学方程式分析,1 mol Pb应转移2 mol电子,消耗2 mol硫酸;
D. 放电时负极铅变为硫酸铅增加硫酸根,正极反应为PbO2+SO42-+2e-+4H+=PbSO4+2H2O,1 mol PbO2变为PbSO4增加6 4g,据此计算。
【详解】
A. 蓄电池放电时,该装置是原电池,负极上失电子发生氧化反应,该装置中Pb失电子发生氧化反应,所以Pb是负极,PbO2为正极,A错误;
B. 负极上Pb失电子后和硫酸根离子反应生成硫酸铅,电极反应式为Pb +SO42-(aq)-2e-=PbSO4,B正确;
C. 1 mol Pb反应转移2 mol电子,反应消耗2mol H2SO4,C错误;
D. 放电时两电极质量均增加,负极的电极反应式为Pb +SO42-(aq)-2e-=PbSO4,每转移1 mol电子时电极质量增加48 g,正极的电极反应式为PbO2+SO42-+2e-+4H+=PbSO4+2H2O,每转移1 mol电子时电极质量增加32 g,D错误;
故合理选项是B。
【点睛】
本题考查二次电池,主要根据反应方程式判断原电池和电解池,特别是电极反应式的书写,要结合电解质溶液分析,根据同一闭合回路中电子转移数目相等进行计算。
6.B
【解析】
【详解】
A、铁燃料电池中铁失去电子为电池负极,选项A错误;
B、KOH溶液为电池的电解质溶液,为碱性电池,选项B正确;
C. 电子由负极Fe极沿导线流向正极多孔碳极,选项C错误;
D. 根据电池反应:3Fe + 2O2=Fe3O4可知,3mol铁参与反应时转移8mol e-,故每5.6gFe参与反应,导线中流过1.605×1023个e-,选项D错误。
答案选B。
7.C
【分析】
该燃料电池中,CO是燃料,所以CO失电子发生氧化反应,则CO所在的b电极为负极,通入氧气的a电极是正极,正极上氧气得电子发生还原反应,电子从负极沿外电路流向正极,据此分析解答。
【详解】
A.因为NaOH与CO2会发生反应,所以不可以选用NaOH固体作固态电解质,A错误;
B.通入氧气的a电极是正极,正极上氧气得电子发生还原反应,电极反应式为O2+4e-=2O2-,B错误;
C.外电路中,电子从负极b极经导线流向正极a极,C正确;
D.CO所在的b电极为负极,电极反应式为CO-2e-+O2-=CO2,所以反应中转移1 mol电子,则生成0.5 mol CO2,温度压强不知不能计算气体体积,D错误;
故合理选项是C。
【点睛】
本题考查了化学电源新型电池,明确原电池原理是解本题关键,难点是电极反应式的书写,要结合原电池反应原理,根据电解质含有的微粒书写电极反应式,明确电子从负极流向正极,阳离子向正极移动,阴离子向负极移动。
8.D
【分析】
由装置图可知X极为锂电极,为负极,发生氧化反应,Y级通入的是N2,为正极,发生还原反应。
【详解】
A.X极为负极,发生氧化反应,故A错误;
B.电流由Y极经用电器流入X极,故B错误;
C.X极电极反应式为Li-e-=Li+,转移l mol电子时,有1 mol Li+由左向右移动,故C错误;
D.Y级为正极,发生还原反应,电极反应式为6Li++N2+6e-=2Li3N,故D正确;
故答案为D。
9.C
【分析】
Pt电极上通入氧气得电子,所以Pt电极为负极;V2O5电极通入SO2生成SO3,则V2O5电极是正极,以此解答。
【详解】
A. 内电路中,电流是由离子定向移动形成的,故A错误;
B. Pt电极上通入氧气发生还原反应,固体电解质允许O2-发生迁移,电极反应式应为O2+4e-=2O2-,故B错误;
C. 原电池工作室,阴离子向负极移动,则O2-向负极移动,故C正确;
D. 固体电解质用稀硫酸代替,负极上SO2就无法O2-获得生成SO3了,故D错误;
故选C。
10.D
【分析】
根据电池总反应式为:Zn+MnO2+H2O═ZnO+Mn(OH)2,可知反应中Zn被氧化,为原电池的负极,负极反应为Zn-2e-+2OH-═ZnO+H2O,MnO2为原电池的正极,发生还原反应,正极反应为MnO2+2H2O+2e-═Mn(OH)2+2OH-,以此解答该题。
【详解】
A. 根据总反应可知Zn失去电子被氧化,为原电池的负极,发生氧化反应,故A正确;
B. 根据电池总反应式为:Zn+MnO2+H2O=ZnO+Mn(OH)2,可知反应中Zn被氧化,为原电池的负极,负极反应为Zn?2e?+2OH?═ZnO+H2O,MnO2为原电池的正极,发生还原反应,正极反应为MnO2+2H2O+2e?═Mn(OH)2+2OH?,故B正确;
C. 原电池中,电解质溶液中的阴离子移向负极,即OH-移向负极,故C正确;
D. 原电池中,电流由正极经外电路流向负极, 即从MnO2极流向Zn极,故D错误;
故选D。
11.BC
【分析】
镁氧电池中Mg为活泼金属,作为负极,负极反应式为: Mg-2e-+2OH- = Mg(OH)2,O2在正极反应,正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-。
【详解】
A.根据分析,负极反应(乘以2后)和正极反应相加可得总反应方程式,总反应式为2Mg+O2+2H2O = 2Mg(OH)2,A正确;
B.根据分析,负极反应式为:Mg-2e-+2OH- = Mg(OH)2,B错误;
C.活性炭可以加快O2的反应速率,但是O2在正极上反应,C错误;
D.电子的移动方向是沿外电路由负极到正极,即a到b,D正确;
故选BC。
【点睛】
本题要注意B选项,由于电解质是KOH 浓溶液,故负极上生成Mg2+后会与溶液中的OH-反应生成Mg(OH)2。
12.B
【详解】
由图可知硫酸盐还原菌可以将有机物氧化成二氧化碳,而硫氧化菌可以将硫氢根离子氧化成硫酸根离子,所以两种细菌存在,就会循环把有机物氧化成CO2放出电子,负极上HS-在硫氧化菌作用下转化为SO42-,失电子发生氧化反应,电极反应式是HS-+4H2O-8e-=SO42-+9H+;正极上是氧气得电子的还原反应:4H++O2+4e-=2H2O。
A. 该电池在高温下微生物被杀死,效率会更低,A错误;
B. 负极上HS-在硫氧化菌作用下转化为SO42-,失电子发生氧化反应,电极反应式是HS-+4H2O-8e-=SO42-+9H+,B正确;
C. b是电池的正极,a是负极,C错误;
D. 根据电子守恒,若该电池有0.4 mol电子转移,有0.4 molH+通过质子交换膜,D错误;
故合理选项是B。
13.AD
【分析】
由锂电池的总反应式Li+MnO2=LiMnO2知,Li为负极,失去电子被氧化,电子流出,沿着导线流向正极, MnO2为正极,电子流入,得到电子被还原,内电路中,阴离子向负极移动,阳离子流向正极,据此回答;
【详解】
A. 据分析,电子由Li流向MnO2,A错误;
B. Li是负极,失去电子被氧化,电极反应为Li-e-=Li+,B正确;
C. MnO2是正极,得到电子被还原,电极反应为MnO2+e-=,C正确;
D. 电池内部Li+向正极移动,D错误;
答案选AD。
14.AB
【分析】
反应6NO2+8NH3=7N2+12H2O中,NO2中N元素化合价降低,NH3中N元素化合价升高,因此通入NH3的电极上发生氧化反应,为电源负极,通入NO2的电极上发生还原反应,为电源正极,以此解答。
【详解】
A.该电池为电源装置,电源工作过程中,将化学能转化为电能,故A说法正确;
B.由上述分析可知,电极B为电源正极,故B说法正确;
C.电极A上NH3发生氧化反应,电解质为KOH溶液,因此电极反应式为:,故C说法错误;
D.未告知气体所处状态是否为标况,无法计算4.48LNO2气体的物质的量,因此无法计算转移电子数,故D说法错误;
综上所述,说法正确的是AB,故答案为:AB。
【点睛】
陌生电极反应式的书写步骤:①根据题干找出反应物以及部分生成物,根据物质变化分析化合价变化并据此写出得失电子数;②然后根据电荷守恒配平电极反应式,在配平时需注意题干中电解质的环境;③然后检查电极反应式的守恒关系(电荷守恒、原子守恒、转移电子守恒等)。
15.A
【分析】
根据图像可知,M极葡萄糖中C原子的化合价升高,失电子,作负极;M极附近产生二氧化碳气体,则电解质溶液显酸性,N极氧气得电子与氢离子反应生成水。
【详解】
A.电池工作时,电池内电路中,阳离子向正极移动,则溶液中的H+ 向N极移动,A说法正确;
B.电子在外电路中流向为M(负极)→负载→N极,内电路传递离子,B说法错误;
C.N极的电极反应:O2+4H++ 4e-=2H2O ,C说法错误;
D.当N极消耗标况下的22.4 L O2时,转移4mol电子,则有4 NA个H+ 通过阳离子交换膜,D说法错误;
答案为A。
16.正 负 Fe-2e-= Fe2+ 2H++2e-=H2 Fe +2H+=H2+ Fe2+ O2+4H++4e-=2H2O 2H2-4e-+4OH-=4H2O CH4+10OH--8e-=CO+7H2O CH4+2O2+2OH-=CO+3H2O
【详解】
(1)根据原电池工作原理,活泼金属作负极可知,Cu、Fe作两极,稀硫酸作电解质溶液的原电池中:①Cu做正极;②Fe做负极;③负极失电子发生氧化反应,其电极反应式是:Fe-2e-=Fe2+;正极得电子发生还原反应,其电极反应式是:2H++2e-=H2;④在得失电子相同的条件下,将正负极电极反应式相加即得电池总反应式,其总反应式是Fe+2H+=H2+Fe2+。故答案:正;负;Fe-2e-=Fe2+;2H++2e-=H2;Fe+2H+=H2+Fe2+。
(2)根据2H2+O2=2H2O反应式可以知道,H2在反应中被氧化,O2被还原,所以H2应在负极发生反应,O2在正极反应:酸式电池中电解质是酸,其负极反应可表示为2H2-4e-=4H+,正极反应式为O2+4H++4e-=2H2O。碱式电池的电解质是碱,其正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-,其负极反应可表示为2H2-4e-+4OH-=4H2O。故本题答案:O2+4H++4e-=2H2O;2H2-4e-+4OH-=4H2O。
(3)由图可知甲烷燃料电池中,b极通入氧气为甲烷燃料电池的正极,氧气得电子发生还原反应,电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-。a极通入甲烷为甲烷燃料电池的负极,失电子发生氧化反应,则a极的电极反应式:CH4+10OH--8e-=CO+7H2O。在得失电子相同的条件下,将正负极电极反应式相加即得电池总反应式,其电池反应式为CH4+2O2+2OH-=CO+3H2O。故本题答案是:CH4+10OH--8e-=CO+7H2O;CH4+2O2+2OH-=CO+3H2O。
17.
【分析】
氢离子向右移动,所以右侧电极为正极、左侧电极为负极。右侧通入氧气发生还原反应,左侧通入甲醇发生氧化反应。
【详解】
①该电池工作时,左侧是负极,b口通入;右侧是正极,c口通入,故答案为:;;
②负极是甲醇,酸性条件下甲醇在负极失电子发生氧化反应生成二氧化碳,电极反应式为,故答案为:;
③12.8g甲醇的物质的量是0.4mol,根据可知,当0.4mol甲醇完全反应生成时,有2.4NA个电子转移,故答案为:2.4。
18.锌 Zn-2e-=Zn2+ 6.02×1023 ②④ 负 H2-2e-+2OH-=2H2O
【分析】
锌锰干电池是应用最普遍的电池之一,锌为负极,发生氧化反应;镍-镉(Ni—Cd)可充电电池,放电为原电池,充电为电解池,氢氧燃料电池属于新型电池,氢气做负极,发生氧化反应,氧气在正极发生还原反应,在分析和书写极反应时,要注意电解质溶液的性质。
【详解】
(1)负极发生氧化反应,锌失去电子被氧化,所以负极材料为锌,电极反应式为Zn-2e-=Zn2+,32.5g锌的物质的量为0.5mol,1mol锌参与反应失去2mol电子,所以32.5g锌参与反应时转移电子的物质的量为1mol,数目为6.021023。
答案为:锌;Zn-2e-=Zn2+;6.021023。
(2)①Ni(OH)2与Cd(OH)2可以与酸反应,则该电池不能在酸性条件下进行充、放电,①错误;
②电池放电时,负极的电极反应式为Cd+2OH--2e-=Cd(OH)2,②正确;
③电池放电时,Cd为负极,发生氧化反应生成Cd(OH)2,Cd极的质量增加,③错误;
④该电池放电时为原电池,化学能转化为电能,④正确。
答案选②④。
(3)电解质溶液为KOH溶液,X电极上失去电子,为负极,氢气在负极失电子被氧化,电极反应式为:H2+2OH--2e-=2H2O。
答案为:H2+2OH--2e-=2H2O。
【点睛】
首先根据有没有外接电源确定是电解池还是原电池,再根据溶液的酸碱性确定电极反应,然后用原电池或电解池原理进行解答。
19.Ag+Cl--e-=AgCl 正 2mol CH3OH CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+ 1.2NA Ag2O2+2Zn+4KOH+2H2O=2K2Zn(OH)4+2Ag +2e-+H+=Cl-+ CH3COO--8e-+4H2O=2+9H+
【详解】
(1)①根据电池总反应:5MnO2+2Ag+2NaCl=Na2Mn5O10+2AgCl可知,Ag元素的化合价由0价失电子升高到+1价,发生氧化反应,Ag应为原电池的负极,负极发生反应的电极方程式为:Ag+Cl--e-=AgCl;
②在原电池中阴离子向负极移动,阳离子向正极移动,所以钠离子向正极移动;
③根据方程式中5molMnO2生成1molNa2Mn5O10,化合价共降低了2价,所以每生成1molNa2Mn5O10转移2mol电子,则外电路每通过4mol电子时,生成Na2Mn5O10的物质的量是2mol;
(2)①据氢离子移动方向知,阳离子向正极移动,则右侧电极为正极,左侧电极为负极,负极上通入燃料甲醇;
②正极上氧气得电子和氢离子反应生成水,电极反应式为:O2+4H++4e-=2H2O,负极上甲醇失电子和水反应生成二氧化碳和氢离子,电极反应式为CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+;
③根据CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+反应知,消耗1mol甲醇要转移6mol电子,当6.4g甲醇完全反应生成CO2时,转移电子的物质的量n═=1.2mol,则转移电子个数为1.2NA;
(3)电池放电时正极的Ag2O2转化为Ag,负极的Zn转化为K2Zn(OH)4,正极电极反应式为Ag2O2+4e-+2H2O═2Ag+4OH-,负极电极反应式为2Zn-4e-+8OH-═2,反应还应有KOH参加,反应的总方程式为:Ag2O2+2Zn+4KOH+2H2O═2K2Zn(OH)4+2Ag;
(4)根据图中原电池中氢离子的移动方向是从负极流向正极,所以B是电池的负极;A是正极,正极上发生得电子的还原反应,电极反应为:+2e-+H+=+Cl-,负极上是醋酸根转变为碳酸氢根离子,电极反应为:CH3COO--8e-+4H2O=2+9H+。
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