Question

11．人們應(yīng)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(jī)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(jìn)行發(fā)電，在海水中電池反應(yīng)可表示為：5MnO₂+2Ag+2NaCl═Na₂Mn₅O₁₀+2AgCl
①該電池的負(fù)極反應(yīng)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(fù)”）；
③外電路每通過4mol電子時，生成Na₂Mn₅O₁₀的物質(zhì)的量是2mol．
（2）中國科學(xué)院應(yīng)用化學(xué)研究所在甲醇（CH₃OH是一種可燃物）燃料電池技術(shù)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(zhì)為CH₃OH．
②該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺．
③工作一段時間后，當(dāng)6.4g甲醇完全反應(yīng)生成CO₂時，有1.2N_A個電子轉(zhuǎn)移．
（3）Ag₂O₂是銀鋅堿性電池的正極活性物質(zhì)，當(dāng)銀鋅堿性電池的電解質(zhì)溶液為KOH溶液，電池放電時正極的Ag₂O₂轉(zhuǎn)化為Ag，負(fù)極的Zn轉(zhuǎn)化為K₂Zn（OH）₄，寫出該電池反應(yīng)方程式：Ag₂O₂+2Zn+4KOH+2H₂O═2K₂Zn（OH）₄+2Ag．

Answer 1

分析 （1）①負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；
②原電池放電時，電解質(zhì)溶液中陽離子向正極移動；
③根據(jù)Na₂Mn₅O₁₀和轉(zhuǎn)移電子之間的關(guān)系式計(jì)算．
（2）①根據(jù)氫離子移動方向知，右側(cè)電極為正極，左側(cè)電極為負(fù)極，負(fù)極上通入燃料；
②負(fù)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)；
③根據(jù)甲醇和轉(zhuǎn)移電子之間的關(guān)系式計(jì)算；
（3）電池放電時正極的Ag₂O₂ 轉(zhuǎn)化為Ag，負(fù)極的Zn轉(zhuǎn)化為K₂Zn（OH）₄，反應(yīng)還應(yīng)有KOH參加，依據(jù)轉(zhuǎn)化寫出電池反應(yīng)．

解答 解：（1）①根據(jù)電池總反應(yīng)：5MnO₂+2Ag+2NaCl=Na₂Mn₅O₁₀+2AgCl，可知Ag應(yīng)為原電池的負(fù)極，負(fù)極發(fā)生反應(yīng)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(fù)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(zhuǎn)移2mol電子，則外電路每通過4mol電子時，生成Na₂Mn₅O₁₀的物質(zhì)的量是2mol，故答案為：2mol；
（2）①據(jù)氫離子移動方向知，右側(cè)電極為正極，左側(cè)電極為負(fù)極，負(fù)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(yīng)生成水，電極反應(yīng)式為：3O₂+12H⁺+12e^-=6H₂O，負(fù)極上甲醇失電子和水反應(yīng)生成二氧化碳和氫離子，電極反應(yīng)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(zhuǎn)移電子之間的關(guān)系式得，當(dāng)6.4g甲醇完全反應(yīng)生成CO₂時，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量═$\frac{6.4g×6}{32g/mol}$=1.2mol，則轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化為Ag，負(fù)極的Zn轉(zhuǎn)化為K₂Zn（OH）₄，正極電極反應(yīng)式為Ag₂O₂+4e^-+2H₂O═2Ag+4OH^-，負(fù)極電極反應(yīng)式為2Zn-4e^-+8OH^-═2Zn（OH）₄^2-，反應(yīng)還應(yīng)有KOH參加，反應(yīng)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(diǎn)評 本題考查原電池的電極反應(yīng)和離子的定向移動以及電化學(xué)的簡單計(jì)算，做題時要注意總電池反應(yīng)式的判斷利用，運(yùn)用兩極上的反應(yīng)特點(diǎn)做題，分析Mn元素的化合價變化是該題的難點(diǎn)．