Question

【题目】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4mol电子时，生成Na2 Mn5 O10 的物质的量是_______。

（2）中国科学院应用化学研究所在甲烷（CH4是一种可燃物）燃料电池技术方面获得新突破。甲烷燃料电池的工作原理如下图所示：

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3.2 g甲烷完全反应生成CO2时，有__________NA个电子转移。

（3）Ag2O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溶液时，电池放电时正极的Ag2O转化为Ag，负极的Zn转化为Zn(OH)2，写出该电池反应方程式：__________________________。

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负极上失电子发生氧化反应；②原电池放电时，电解质溶液中阳离子向正极移动；③根据Na2Mn5O10和转移电子之间的关系式计算；

(2)①根据氢离子移动方向知，右侧电极为正极，左侧电极为负极，负极上通入燃料；②负极上燃料失电子发生氧化反应，正极上氧化剂得电子发生还原反应；③根据甲烷和转移电子之间的关系式计算；

(3)电池放电时正极的Ag2O转化为Ag，负极的Zn转化为Zn(OH)2，据此分析书写电池反应方程式。

(1)①根据电池总反应：5MnO2+2Ag+2NaCl=Na2Mn5O10+2AgCl，可判断出Ag应为原电池的负极，负极反应式为：Ag+Cl--e-=AgCl，故答案为：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，故答案为：正；

③根据方程式中5MnO2生成1Na2Mn5O10，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Na2Mn5O102mol，故答案为：2mol；

(2)①根据氢离子的移动方向知，右侧电极为正极，左侧电极为负极，负极上通入燃料甲烷，故答案为：CH4；

②正极上氧气得电子和氢离子反应生成水，电极反应式为：3O2+12H++12e-=6H2O，负极上甲烷失电子和水反应生成二氧化碳和氢离子，电极反应式为CH4—8e-+2H2O=CO2+8H+，故答案为：CH4—8e-+2H2O=CO2+8H+；

③3.2g甲烷的物质的量==0.2mol，根据CH4—8e-+2H2O=CO2+8H+知，转移电子的物质的量=0.2mol×8=1.6mol，则转移电子个数为1.6NA，故答案为：1.6；

(3)电池放电时正极的Ag2O转化为Ag，负极的Zn转化为Zn(OH)2，正极电极反应式为Ag2O+2e-+H2O═2Ag+2OH-，负极电极反应式为Zn-2e-+2OH-═Zn(OH)2，反应的总方程式为：Ag2O+Zn+H2O=2Ag+Zn(OH)2，故答案为：Ag2O+Zn+H2O=2Ag+Zn(OH)2。