Question

7．（1）廣州是一座美麗的海濱城市，海水資源非常豐富．海洋電池是以鋁為負極，鉑網(wǎng)為正極，海水為電解質(zhì)溶液，空氣中的氧氣與鋁反應(yīng)產(chǎn)生電流，電池總反應(yīng)為：4Al+3O₂+6H₂O═4A1（OH）₃，下列說法正確的是bc（填寫序號字母）；
a．電池工作時，電流由鋁電極沿導線流向鉑電極
b．鉑電極采用網(wǎng)狀比塊狀更利于O₂放電      
c．海水中的OH向鋁電極方向移動
（2）乙醇是一種可再生能源，可用它來制成燃料電池（如圖），試寫出其負極的電極反應(yīng)式C₂H₅OH-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O
（3）高鐵電池是一種新型可充電電池，比普通高能電池能保持穩(wěn)定的放電電壓．高鐵電池的總反應(yīng)為：
3Zn+2K₂FeO₄+8H₂O$?_{充電}^{放電}$3Zn（OH）₂+2Fe（OH）₃+4KOH．放電時負極反應(yīng)為：Zn-2e^-+2OH^-═Zn（OH）₂放電時正極附近溶液的堿性增強
（4）以丙烷為燃料制作新型燃料電池，電池的正極通入O₂和CO₂，負極通入丙烷，電解質(zhì)是熔融碳酸鹽．電池反應(yīng)方程式為C₃H₈+5O₂═3CO₂+4H₂O；放電時CO₃^2-移向電池的負（填“正”或“負”）極．
（5）有人設(shè)想尋求合適的催化劑和電極材料，以N₂、H₂為原料，以HCl-NH₄Cl為電解質(zhì)溶液制取新型燃料電池，同時達到固氮作用．該電池的正極反應(yīng)式為N₂+6e^-+8H⁺=2NH₄⁺
（6）氨氣在純氧中燃燒，生成一種單質(zhì)和水，試寫出該反應(yīng)的化學方程式4NH₃+3O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2N₂+6H₂O，科學家利用此原理，設(shè)計成氨氣-氧氣燃料電池，則通入氨氣的電極是負極（填“正極”或“負極”）；堿性條件下，該電極發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂+6H₂O．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電池總反應(yīng)可知，電池工作時，負極為Al，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Al-3e^-+3OH^-=Al（OH）₃，正極上通入空氣，發(fā)生還原反應(yīng)，正極反應(yīng)式為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，結(jié)合原電池的工作原理解答該題；
（2）原電池中負極上燃料失電子，堿性條件下，CH₃CH₂OH反應(yīng)生成碳酸根離子；
（3）根據(jù)電池總反應(yīng)3Zn+2K₂FeO₄+8H₂O═3Zn（OH）₂+2Fe（OH）₃+4KOH，可知，放電時，Zn被氧化，應(yīng)為電池的負極，電極反應(yīng)式為3Zn-6e^-+6OH^-═3Zn（OH）₂，K₂FeO₄為電池的正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2FeO₄^2-+6e^-+8H₂O═2Fe（OH）₃+10OH^-，結(jié)合電極反應(yīng)式解答該題；
（4）燃料電池中，負極電極反應(yīng)式為C₃H₈-20e^-+10CO₃^2-=13CO₂+4H₂O，正極反應(yīng)式為：O₂+2CO₂+4e^-=2CO₃^2-，電解質(zhì)溶液中陰離子向負極移動；
（5）N₂在正極發(fā)生還原反應(yīng)生成NH₄⁺，以此書寫電極反應(yīng)式；
（6）（3）在燃料電池中，燃料做負極發(fā)生氧化反應(yīng)，則通入氨氣的電極是負極，堿性條件下，該電極發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為2NH₃-6e-+6OH^-→N₂+6H₂O．

解答 解：（1）a、電池工作時，電子由負極流向正極，即從鋁電極沿導線流向鉑電極，電流分析與電子移動分析相反，故a錯誤；
b、鉑做成網(wǎng)狀的目的是增大與氧氣的接觸面積，更利于O₂放電，故b正確；
c、原電池中陰離子移向負極，所以海水中的OH^-向鋁電極方向移動，故c正確；
故答案為：bc；
（2）原電池中負極上燃料失電子，堿性條件下，CH₃CH₂OH反應(yīng)生成碳酸根離子，電極反應(yīng)式為C₂H₅OH-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O，
故答案為：C₂H₅OH-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O；
（3）放電時，Zn被氧化，生成Zn（OH）₂，電極反應(yīng)式為Zn-2e^-+2OH^-═Zn（OH）₂，放電時，正極生成OH^-，溶液堿性增強，
故答案為：Zn-2e^-+2OH^-═Zn（OH）₂；增強；
（4）燃料電池中，負極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上氧化劑得電子發(fā)生還原反應(yīng)，負極電極反應(yīng)式為C₃H₈-20e^-+10CO₃^2-=13CO₂+4H₂O，正極反應(yīng)式為：O₂+2CO₂+4e^-=2CO₃^2-，所以其電池反應(yīng)式為C₃H₈+5O₂═3CO₂+4H₂O，放電時，電解質(zhì)中陰離子碳酸根離子向負極移動，
故答案為：C₃H₈+5O₂═3CO₂+4H₂O；負；
（5）N₂在正極發(fā)生還原反應(yīng)生成NH₄⁺，電極反應(yīng)式為N₂+6e^-+8H⁺=2NH₄⁺，故答案為：N₂+6e^-+8H⁺=2NH₄⁺；
（6）氨氣在純氧中燃燒，生成一種氮氣和水，化學方程式為4NH₃+3O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$ 2N₂+6H₂O，在燃料電池中，燃料做負極，則通入氨氣的電極是負極，堿性條件下，該電極發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為2NH₃-6e^-+6OH^-→N₂+6H₂O，
故答案為：4NH₃+3O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$ 2N₂+6H₂O；負極；2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂+6H₂O．

點評 本題綜合考查了原電池、電解池以及燃料電池的相關(guān)知識和電極反應(yīng)式書寫，題目綜合性強，難度較大．