Question

【题目】正确认识和使用电池有利于我们每一个人的日常生活。

I．电化学法处理SO2是目前研究的热点。利用双氧水氧化吸收SO2可消除SO2污染，设计装置如图所示（己知石墨只起导电作用，质子交换膜只允许H+通过）。

(1)石墨1为____（填“正极”或“负极”），正极的电极反应式为______。

(2)反应的总方程式为_______。

(3)H+的迁移方向为由_____到____。（填“左”或“右”）

(4)若11.2L（标准状况）SO2参与反应，则迁移H+的物质的量为____。

(5)某同学关于原电池的笔记中，不合理的有____。

①原电池两电极材料活泼性一定不同

②原电池负极材料参与反应，正极材料都不参与反应

③Fe-NaOH溶液-Si原电池，Fe是负极

④原电池是将化学能转变为电能的装置

Ⅱ．航天技术中使用的氢氧燃料电池具有高能、轻便和不污染环境等优点。氢氧燃料电池有多种。

(1)某碱式氢氧燃料电池的电解质溶液是KOH溶液，则其负极反应为_____ ；某熔盐氢氧燃料电池的电解质是熔融的碳酸钾，则其负极反应为_____。

(2)氢氧燃料电池用于航天飞船，电极反应产生的水，经过冷凝后可用作航天员的饮用水，当得到1.8g饮用水时，转移的电子数约为_____。

Answer 1

【答案】负极 H2O2+2e-+2H+=2H2O SO2+H2O2=H2SO4 左 右 1mol ①②③ H2-2e-+2OH-=2H2O H2-2e-+CO32-=CO2↑+H2O 0.2NA(或1.204×1023)

【解析】

I.(1)石墨1通入SO2失去电子，作负极，石墨2作正极，H2O2获得电子，发生还原反应；

(2)根据同一闭合回路中电子转移数目相等，将正、负极电极反应式叠加，可得总反应方程式；

(3)根据阳离子向正极移动，阴离子向负极移动判断；

(4)根据反应方程式中SO2的物质的量与溶液中H+关系计算；

(5)根据原电池的反应原理及构成条件分析判断；

II.(1)在KOH溶液中负极H2失去电子，产生的H+与溶液中的OH-结合形成H2O；在熔融盐碳酸钾的氢氧燃料电池中，H2失去电子，产生的H+与CO32-反应产生CO2和H2O，书写负极反应式；

(2)根据氢氧燃料电池总反应方程式中产生的水与电子转移关系计算。

I.(1)根据图示可知：石墨1通入SO2失去电子，作负极，负极的电极反应式为SO2-2e-+2H2O=SO42-+4H+；石墨2作正极，H2O2获得电子，发生还原反应，正极的电极反应式为H2O2+2e-+2H+=2H2O；

(2)将正、负极电极反应式叠加，可得总反应方程式：SO2+H2O2=H2SO4；

(3)H+是阳离子，它向负电荷较多的正极迁移方向，即H+由左极到右极移动；

(4)n(SO2)=11.2L÷22.4L/mol=0.5mol，根据总反应方程式SO2+H2O2=H2SO4可知：0.5mol SO2反应，反应转移H+的物质的量为1mol；

(5)①原电池是由活泼性不同的两个电极材料构成，但在燃料电池中，可以使用同一材料的电极，在两个电极分别通入燃料、氧化剂，因此电极材料的活动性可以不同，也可以相同，①错误；

②一般情况下原电池负极材料参与反应，，但在燃料电池中，负极材料本身不参加反应，②错误；

③Fe-NaOH溶液-Si原电池，由于Fe与NaOH溶液不反应，而Si能够与NaOH溶液进行氧化还原反应，使用活动性弱的Si电极为负极，③错误；

④原电池是将氧化反应与还原反应分开，发生两个半反应，就可以是将化学能转变为电能的装置，④正确；

故合理选项是①②③；

II.(1)某碱式氢氧燃料电池的电解质溶液是KOH溶液，在负极，H2失去电子变为H+，H+与溶液中的OH-反应产生水，故负极的反应为H2-2e-+2OH-=2H2O；若为熔盐氢氧燃料电池，电解质是熔融的碳酸钾，则H2失去电子变为H+，H+与CO32-反应产生CO2和H2O，因此在负极的电极反应式为H2-2e-+CO32-=CO2↑+H2O；

(2)氢氧燃料电池的总反应方程式为：2H2+ O2=2H2O，根据方程式可知每反应产生2molH2O，转移4mol电子，n(H2O)=1.8g÷18g/mol=0.1mol，使用转移电子的物质的量为0.2mol，则转移电子的数目为N(e-)=0.2mol×NA/mol=0.2NA。