Question

11．人們應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行發(fā)電，在海水中電池反應可表示為：5MnO₂+2Ag+2NaCl═Na₂Mn₅O₁₀+2AgCl
①該電池的負極反應式是Ag+Cl^--e^-=AgCl；
②在電池中，Na⁺不斷移動到“水”電池的正極（填“正”或“負”）；
③外電路每通過4mol電子時，生成Na₂Mn₅O₁₀的物質的量是2mol．
（2）中國科學院應用化學研究所在甲醇（CH₃OH是一種可燃物）燃料電池技術方面獲得新突破．甲醇燃料電池的工作原理如圖所示．
①該電池工作時，b口通入的物質為CH₃OH．
②該電池負極的電極反應式CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺．
③工作一段時間后，當6.4g甲醇完全反應生成CO₂時，有1.2N_A個電子轉移．
（3）Ag₂O₂是銀鋅堿性電池的正極活性物質，當銀鋅堿性電池的電解質溶液為KOH溶液，電池放電時正極的Ag₂O₂轉化為Ag，負極的Zn轉化為K₂Zn（OH）₄，寫出該電池反應方程式：Ag₂O₂+2Zn+4KOH+2H₂O═2K₂Zn（OH）₄+2Ag．

Answer 1

分析 （1）①負極上失電子發(fā)生氧化反應；
②原電池放電時，電解質溶液中陽離子向正極移動；
③根據(jù)Na₂Mn₅O₁₀和轉移電子之間的關系式計算．
（2）①根據(jù)氫離子移動方向知，右側電極為正極，左側電極為負極，負極上通入燃料；
②負極上燃料失電子發(fā)生氧化反應，正極上氧化劑得電子發(fā)生還原反應；
③根據(jù)甲醇和轉移電子之間的關系式計算；
（3）電池放電時正極的Ag₂O₂ 轉化為Ag，負極的Zn轉化為K₂Zn（OH）₄，反應還應有KOH參加，依據(jù)轉化寫出電池反應．

解答 解：（1）①根據(jù)電池總反應：5MnO₂+2Ag+2NaCl=Na₂Mn₅O₁₀+2AgCl，可知Ag應為原電池的負極，負極發(fā)生反應的電極方程式為：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轉移2mol電子，則外電路每通過4mol電子時，生成Na₂Mn₅O₁₀的物質的量是2mol，故答案為：2mol；
（2）①據(jù)氫離子移動方向知，右側電極為正極，左側電極為負極，負極上通入燃料甲醇，故答案為：CH₃OH；
②正極上氧氣得電子和氫離子反應生成水，電極反應式為：3O₂+12H⁺+12e^-=6H₂O，負極上甲醇失電子和水反應生成二氧化碳和氫離子，電極反應式為CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺，故答案為：CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺；
③根據(jù)2CH₃OH-12e^-+2H₂O=2CO₂+12H⁺知，甲醇和轉移電子之間的關系式得，當6.4g甲醇完全反應生成CO₂時，轉移電子的物質的量═$\frac{6.4g×6}{32g/mol}$=1.2mol，則轉移電子個數(shù)為1.2N_A，故答案為：1.2；
（3）電池放電時正極的Ag₂O₂ 轉化為Ag，負極的Zn轉化為K₂Zn（OH）₄，正極電極反應式為Ag₂O₂+4e^-+2H₂O═2Ag+4OH^-，負極電極反應式為2Zn-4e^-+8OH^-═2Zn（OH）₄^2-，反應還應有KOH參加，反應的總方程式為：Ag₂O₂+2Zn+4KOH+2H₂O═2K₂Zn（OH）₄+2Ag，故答案為：Ag₂O₂+2Zn+4KOH+2H₂O═2K₂Zn（OH）₄+2Ag．

點評 本題考查原電池的電極反應和離子的定向移動以及電化學的簡單計算，做題時要注意總電池反應式的判斷利用，運用兩極上的反應特點做題，分析Mn元素的化合價變化是該題的難點．