Question

20．（1）高铁电池是一种新型可充电电池，与普通电池相比，该电池能较长时间保持稳定的放电电压．高铁电池的总反应为：3Zn+2K₂FeO₄+8H₂O $?_{充电}^{放电}$3Zn（OH）₂+2Fe（OH）₃+4KOH． 请回答下列问题：
①铁电池的负极材料是锌．
②放电时，正极发生还原（填“氧化”或“还原”）反应：已知负极反应为Zn-2e^-+2OH^-═Zn（OH）₂，则正极反应FeO₄^2-+3e^-+4H₂O═Fe（OH）₃+5OH^-．
（2）某种燃料电池的工作原理示意如图所示，a、b均为惰性电极．
①假设使用的“燃料”是甲烷，a极的电极反应式为CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O；b极的电极反应为2O₂+4H₂O+8e^-═8OH^-
②此电池与铅蓄电池相比，当两种电池提供相同电量时，负极所消耗物质的物质的量之比为1：4．

Answer 1

分析 （1）①放电时，该电池是原电池，原电池负极上失电子化合价升高而发生氧化反应；
②放电时，正极上得电子发生还原反应，总反应方程式减去负极电极反应式即得正极反应式；
（2）①碱性条件下，电子由a流向b，则a为负极，b为正极，a电极上为甲烷失电子生成碳酸根离子；b电极上为氧气得电子生成氢氧根离子；
②根据负极上的反应，消耗负极质量减少一样多时，转移得电子的物质的量即可．

解答 解：（1）①电池的负极上发生氧化反应，正极上发生还原反应．由高铁电池放电时总反应方程式可知，负极材料应为作还原剂的Zn，故答案为：锌；
②正极上得电子发生还原反应，由电池的总反应方程式-负极反应式=正极反应式可知，正极反应式为FeO₄^2-+3e^-+4H₂O═Fe（OH）₃+5OH^-，
故答案为：还原；FeO₄^2-+3e^-+4H₂O═Fe（OH）₃+5OH^-；
（2）①碱性条件下，电子由a流向b，则a为负极，b为正极，a电极上为甲烷失电子生成碳酸根离子，其电极反应式为：CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O；
b电极上为氧气得电子生成氢氧根离子，其电极反应式为：2O₂+4H₂O+8e^-═8OH^-；
故答案为：CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O；2O₂+4H₂O+8e^-═8OH^-；
②根据负极上的电极反应式：CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O，铅蓄电池的负极上发生的反应为：Pb-2e^-+SO₄^2-=PbSO₄，
所以当两种电池提供相同电量时，负极所消耗物质的物质的量之比为：1：4，故答案为：1：4．

点评 本题考查了原电池原理等知识，明确正负极上得失电子及反应类型是解本题关键，难点是电极反应式的书写．