2021高考化学二轮专题复习训练 专题十四原电池(含答案解析)

专题十四原电池

考点1 原电池

1.[2021江西景德镇一中模拟]SO2可形成酸雨,是大气污染物,用如图所示装置既可以

吸收工厂排放的废气中的SO2,又可以生成一定量的硫酸溶液,下列说法正确的是

( )

A.a极为正极,b极为负极

B.生产过程中氢离子由右向左移动

C.从左下口流出的硫酸溶液的质量分数一定大于50%

D.负极反应式为SO 2+2H2O-2e-S O42?+4H+

2.[2020湖北武汉部分学校质量监测]某碱性电池的总反应为3H O 2-+2Al

OH-+2Al O2-+H2O ,工作原理如图所示。下列叙述错误的是( )

A.电子迁移方向: Al→用电器→Pt

B.电池工作时,负极附近溶液 pH 减小

C.正极反应式为H O 2-+3H+ + 2e- 2H2O

D.负极会发生副反应: 2Al + 2OH-+2H 2O2Al O2-+ 3H2↑

3.[2021湖南长沙模拟]通过膜电池可除去废水中的乙酸钠和对氯苯酚(),

其原理如图所示,下列说法错误的是( )

A.该方法能够提供电能

B.b极上的电势比a极上的电势低

C.a极的电极反应为+H++2e- Cl-+

D.电池工作时H+通过质子交换膜由正极区向负极区移动

4.[双选]利用铜和石墨作电极,在盐酸介质中,铜与氢叠氮酸(HN3)构成原电池,总反应方程式为2Cu+2Cl-+HN 3+3H+2CuCl(s)+N2↑+N H4+。下列判断正确的是( )

A.电子从铜电极流向石墨电极

B.溶液中Cl-向石墨电极移动

C.每转移1 mol电子,负极减重64 g

D.正极反应式为HN 3+2e-+3H+N2↑+N H4+

考点2 常见的化学电源

5.可利用电化学原理处理含铬废水和含甲醇废水,装置如图所示。下列说法错误的是

( )

A.a极为该电池的负极

B.微生物能加快甲醇的反应速率

C.a极的电极反应式为CH 3OH-6e-+8OH-C O32?+6H2O

D.放电过程中,b极附近溶液pH升高

6.[新情境][2021湖北部分重点中学联考改编]我国科研人员研制出一种室温“可呼吸”Na-CO2电池。放电时该电池“吸入”CO2,充电时“呼出”CO2。“吸入”CO2时,其工作原

理如图所示。吸收的全部CO2中,有2

转化为Na2CO3固体沉积在多壁碳纳米管(MWCNTs)电

3

极表面。下列说法正确的是( )

A.“吸入”CO2时,钠箔为正极

B.“吸入”CO 2时的正极反应:4Na++3CO2+4e-2Na2CO3+C

C.“呼出”CO2时,Na+向多壁碳纳米管电极移动

D.标准状况下,每“呼出”22.4 L CO2,转移电子0.75 mol

7.[2020甘肃重点中学第一次联考]一种新型锰氢二次电池原理如图所示。该电池以MnSO4溶液为电解液,碳纤维与Pt/C分别为电极材料,电池的总反应为Mn2++2H2O

MnO2+2H++H2↑。下列说法错误的是( )

A.充电时,碳纤维电极作阳极

B.放电时,电子由Pt/C电极经导线流向碳纤维电极

C.充电时,碳纤维电极附近溶液的pH增大

D.放电时,正极反应式为MnO 2+4H++2e-Mn2++2H2O

8.[新情境][2021安徽示范高中联考]一种适合在沙漠或偏远地区使用的锂尿电池装置(NPG@Co3O4为纳米多孔金包裹Co3O4)如图所示:

装置放电时,下列说法正确的是( )

A.Li+向负极区迁移

B.Li板上的电势比NPG@Co3O4上的低

C.有机电解质可用LiCl水溶液代替

D.NPG@Co 3O4上的电极反应式为CO(NH2)2+8OH--6e-C O32?+N2↑+6H2O

一、选择题(每小题6分,共60分)

1.[2021湖南常德二中开学考试]如图所示为镍锌可充电电池放电时电极发生物质转化的示意图。下列关于该电池说法正确的是( )

A.放电时溶液中的K+移向负极

B.充电时阴极附近溶液的pH会降低

C.放电时正极反应为H++NiOOH+e-Ni(OH)2

D.负极质量每减少6.5 g,溶液质量增加6.3 g

2.[2021河南名校联考]以铜作催化剂的一种铝硫电池的示意图如图所示,电池放电时的反应原理为3Cu x S+2Al+14AlC l4-3x Cu+8Al2C l7-+3S2-。下列说法错误的是( )

A.充电时,Al2C l7-被还原

B.放电时,K+通过阳离子交换膜向Cu/Cu x S 电极移动

C.充电时,阳极的电极反应式为x Cu-2x e-+S2- Cu x S

D.放电时,负极的电极反应式为Al+7AlC l 4--3e- 4Al2C l7-

3.[新情境][2021河北衡水调研]中国科学院成功开发出一种新型铝-石墨双离子电池,大幅度提升了电池的能量密度。该电池结构如图所示,下列有关该电池的说法不正确的是( )

A.放电时,电子沿导线流向石墨电极

B.放电时,正极的电极反应式为Al+Li++e-AlLi

C.充电时,铝锂电极质量增加

D.充电时,P F6-向阳极移动

4.[2021宁夏石嘴山模拟改编][双选]利用微生物燃料电池进行废水处理,可实现碳氮联合转化。某微生物燃料电池的工作原理如图所示,其中M、N为厌氧微生物电极。下列有关叙述错误的是( )

A.负极反应式为CH 3COO--8e-+2H2O2CO2↑+7H+

B.电池工作时,H+由N极区移向M极区

C.相同条件下,M极区生成的CO2与N极区生成的N2的体积之比为3∶2

D.好氧微生物反应器中发生的反应的离子方程式为N H4++2O2N O3-+2H++H2O

5.[2021浙江十校联考]氟离子电池是一种前景广阔的新型电池,如图所示是氟离子电池的工作示意图,其中充电时F-从乙电极移向甲电极。已知BiF3和MgF2均难溶于水。下列关于该电池的说法正确的是( )

A.放电时,甲电极的电极反应式为Bi-3e-+3F-BiF 3

B.放电时,乙电极的电势比甲电极的电势高

C.充电时,导线上每通过1 mol电子时,甲电极质量增加19 g

D.充电时,外加电源的正极与乙电极相连

6.[新情境][2021安徽马鞍山联考]2019年诺贝尔化学奖颁给了三位为锂离子电池发展作出重要贡献的科学家。磷酸铁锂锂离子电池充电时阳极反应式为LiFePO 4-x Li+-x e-

Li1-x FePO4。放电工作示意图如图。下列叙述不正确的是( )

A.放电时,Li+通过隔膜移向正极

B.放电时,电子由铝箔沿导线流向铜箔

C.放电时正极反应为Li 1-x FePO4+x Li++x e-LiFePO4

D.磷酸铁锂锂离子电池充放电过程通过Li+迁移实现,C、Fe、P的化合价均不发生变化

7.[新角度]某同学做了如下实验:

装

置

现象

电流计指针未发生偏转

电流计指针发生偏转

下列说法正确的是

( )

A.加热铁片Ⅰ所在烧杯,电流计指针会发生偏转

B.用KSCN 溶液检验铁片Ⅲ、Ⅳ附近溶液,可判断电池的正、负极

C.铁片Ⅰ、Ⅲ的腐蚀速率相等

D.“电流计指针未发生偏转”说明铁片Ⅰ、Ⅱ均未被腐蚀

8.[2021陕西咸阳模拟]如图所示为一种利用原电池原理设计的测定O 2含量的气体传感器示意图,RbAg 4I 5是只能传导Ag +的固体电解质。O 2可以通过聚四氟乙烯膜与AlI 3反应生成Al 2O 3和I 2,通过电池电位计的变化可以测得O 2的含量。下列说法正确的是 ( )

A.正极反应为3O 2+12e -+4Al 3+

2Al 2O 3

B.气体传感器的总反应为3O 2+4AlI 3+12Ag

2Al 2O 3+12AgI

C.外电路转移0.01 mol 电子时,消耗O 2的体积为0.56 L

D.气体传感器充电时,Ag +向多孔石墨电极移动

9.[新角度∣双极膜]我国研究人员采用双极膜将酸性、碱性电解液隔离,实现了MnO 2/Mn 2+和Zn/Zn(OH )42?的两个溶解/沉积反应,研制出了新型高比能液流电池,其放电过程原理如图所示。下列说法错误的是

( )

A.放电过程的总反应为Zn+MnO 2+ 4OH -+4H +

Zn(OH )4

2?+Mn 2+

+2H 2

O

B.放电过程中,当 1 mol Zn 参与反应时,理论上有4 mol K+发生迁移

C.充电过程中,阴极的电极反应式为 Zn(OH)42?+2e-Zn+4OH-

D.充电过程中,右侧池中溶液pH 逐渐减小

10.[新趋势|探究反应实质]某学习小组的同学查阅相关资料知氧化性:Cr2O72?>Fe3+,设计了盐桥式的原电池,装置如图所示,盐桥中装有琼脂与饱和K2SO4溶液。下列叙述正确的是( )

A.甲烧杯中发生还原反应

B.乙烧杯中发生的电极反应为2Cr3++7H 2O-6e-Cr2O72?+14H+

C.外电路的电流方向是从b到a

D.电池工作时,盐桥中的S O42?移向乙烧杯

二、非选择题(共25分)

11.[2020全国卷Ⅰ第27题变式][2021江西南昌摸底测试,10分]为验证反应Fe3++Ag

Fe2++Ag+,利用如图所示电池装置进行实验。

(1)由Fe2(SO4)3固体配制500 mL 0.1 mol·L-1 Fe2(SO4)3溶液,需要的玻璃仪器有胶头滴管、量筒、烧杯、(填名称);在烧杯中溶解固体时,先加入一定体积的稀溶液,搅拌后再加入一定体积的水。

(2)电流表显示电流由银电极流向石墨电极。可知,盐桥中的阳离子进入电极溶液中。

(3)根据(2)实验结果,可知石墨电极的电极反应式

为,银电极的电极反应式

为。因此,Fe3+氧化性小于。

(4)电池装置中,盐桥连接两电极电解质溶液。如果盐桥中电解质为KNO3,反应一段时间后,可以观察到电流表指针反转,原因

是。

12.[15分]为实现废旧普通干电池中锌与MnO2的回收,某研究小组设计了如图1的工艺流程和如图2的实验探究装置。

图2

回答下列问题:

(1)普通锌锰干电池放电时被还原的物质是,用离子方程式解释其被称为“酸性”电池的原因: 。

(2)测得滤液中c(ZnSO4)略大于c(MnSO4),则稀硫酸酸浸时发生主要反应的化学方程式为,粉碎的重要作用是。

(3)燃料电池的优点是,图2中甲烷燃料电池负极的电极反应

为。

(4)闭合开关K一段时间后,石墨电极附近溶液的pH (填“增大”“不变”或“减小”),电解池中回收锌与MnO2的总反应的离子方程式

为。

(5)若燃料电池中负极消耗2.24 L(标准状况)CH4,且完全转化为电能,电解池中回收制

×得19.5 g单质Zn,计算图2装置的电流效率η= 。(η=生成目标产物消耗的电子数

转移的电子总数100%)

答案

专题十四原电池

1.D 由题图可知,此装置为原电池,且a极发生氧化反应为负极,b极为正极,A项错误。原电池中阳离子移向正极,故氢离子由左向右移动,B项错误。从左上口进入的水的量不确定,所以无法判断从左下口流出的硫酸溶液的质量分数,C项错误。负极反应式为

SO 2+2H2O-2e-S O42?+4H+,D项正确。

2.C 由题图分析可知Al为负极,失电子,电子沿导线经过用电器到Pt电极,A正确。电池工作时,负极反应为Al -3e-+ 4OH- Al O 2-+2H2O,消耗了电解质溶液中的OH-,因此负极附近溶液 pH 减小,B正确。电解质溶液为碱性溶液,C错误。Al与OH-接触会发生副反应: 2Al + 2OH-+2H 2O 2Al O2-+ 3H2↑,D正确。

3.D 题图为原电池装置,能提供电能, A项正确。b极为负极,a极为正极,所以b 极的电势比a极的低,B项正确。a极上对氯苯酚被还原为苯酚,C项正确。电池工作时,负极(b极)产生的H+通过质子交换膜向正极(a极)移动, D项错误。

4.AD 原电池工作时,电子从负极流出经导线流向正极,即电子从铜电极流向石墨电极,A项正确;原电池中阴离子向负极移动,即Cl-向铜电极移动,B项错误;根据总反应式可知负极反应式为Cu-e-+Cl-CuCl(s),即每转移1 mol电子,负极质量增加3

5.5 g,C 项错误;结合总反应式和负极反应式可写出正极反应式HN 3+2e-+3H+N2↑+N H4+,D项正确。

5.C 处理含铬废水过程中Cr2O72?转化为Cr3+,则b极为该电池的正极,a极为该电池的负极,A项正确;在微生物作用下,甲醇的反应速率加快,B项正确;a极发生氧化反应,其电极反应式为CH 3OH-6e-+H2O CO2↑+6H+,C项错误;放电过程中,正极反应式为

Cr 2O72?+6e-+14H+2Cr3++7H2O,消耗H+,则b极附近溶液pH升高,D项正确。

6.B “吸入”CO2时是原电池装置,由题图分析可知,A项错误,B项正确;“呼出”CO2

时是电解池装置,钠箔是阴极,多壁碳纳米管是阳极,在电解池内部,阳离子向阴极移动,故Na+移向钠箔,C项错误;标准状况下每“呼出”22.4 L CO2,即1 mol CO2时,根据阳极的电极反应式2Na 2CO3+C-4e-4Na++3CO2↑,可知转移电子4

mol,D项错误。

3

7.C 由题图知,充电时,碳纤维电极表面Mn2+发生氧化反应生成MnO2,则碳纤维电极作阳极,A项正确;放电时,碳纤维电极为正极,Pt/C电极为负极,则电子由Pt/C电极经导线流向碳纤维电极,B项正确;结合电池总反应知,充电时,碳纤维电极发生的反应为

M n2++2H 2O-2e-MnO2 +4H+,则碳纤维电极附近溶液的pH减小,C项错误;放电时,碳纤维电极表面MnO 2发生还原反应生成Mn2+,电极反应式为MnO2 +4H++ 2e-M n2++2H2O,D项正确。

8.B 根据题图对原电池进行如下分析:

电极电极反应

负极(Li板) Li-e-Li+

正极

2H2O+2e-H2↑+2OH-

(NPG@Co3O4)

原电池中,阳离子移向正极,故Li+向正极区迁移,A项错误;Li板为负极,NPG@Co3O4为正极,负极电势低于正极电势,B项正确;Li为活泼金属,能与水发生反应,故有机电解质不

可用LiCl水溶液代替,C项错误;NPG@Co3O4为正极,发生还原反应,正极区电解液为

CO(NH2)2水溶液,显弱碱性,故正极反应式为2H2O+2e-H2↑+2OH-,D项错误。

1.D 根据题图中电子的移动方向可知放电时,Zn为负极,失去电子生成

Zn(OH)42?,NiOOH为正极,得到电子生成Ni(OH)2。由题图知原电池中阳离子向正极移动,A项错误;充电时阴极发生的电极反应是Zn(OH)42?+2e-Zn+4OH-,阴极附近溶液的pH 升高,B项错误;放电时正极上NiOOH得到电子生成Ni(OH)2,由题图知电解质溶液显碱性,故正极反应为NiOOH+e-+H2O Ni(OH)2+OH-,C项错误;负极质量每减少6.5 g,即0.1 mol Zn参加反应,则转移0.2 mol电子,正极上0.2 mol NiOOH转化为0.2 mol Ni(OH)2,质量增加0.2 g,根据质量守恒知,溶液质量增加6.5 g-0.2 g=6.3 g,D项正确。

2.C 由电池放电时的反应原理可知,放电时Al电极为负极,Cu/Cu x S电极为正极,结合题图对充、放电时发生的电极反应进行如表所示分析:

电极电极反应式

放电(原电池) 负极(Al)

Al+7AlC l4--3e-

4Al2C l7-

正极

(Cu/Cu x S)

Cu x S+2e-x Cu+S2-

充电(电解池) 阴极(Al)

4Al2C l7-+3e-

Al+7AlC l4-

阳极

(Cu/Cu x S)

x Cu-2e-+S2-Cu x S

充电时,Al2C l7-得电子转化成Al,被还原,A项正确。放电时,Al电极为负极,Cu/Cu x S电极为正极,阳离子向正极移动,即K+通过阳离子交换膜向Cu/Cu x S电极移动,B项正确。根据表中的分析可知,C项错误、D项正确。

3.B 由电池总反应知,放电时铝锂电极作负极、石墨电极作正极,原电池中电子由负极沿导线流向正极,即电子沿导线流向石墨电极,A项正确;放电时,正极C x(PF6)得电子被还原,电极反应式为C x (PF6)+e-x C+P F6-,B项错误;充电时,铝锂电极作阴极,发生得电子的还原反应,电极反应式为Al+Li++e-AlLi,所以铝锂电极质量增加,C项正确;充电时,阴离子向阳极移动,即P F6-向阳极移动,D项正确。

4.BC 首先判断电极:根据题图可知,N极N O3-得电子生成氮气,发生还原反应,则N极为正极,M极为负极。负极CH3COO-失电子生成二氧化碳,发生氧化反应,电极反应式为

CH 3COO--8e-+2H2O2CO2↑+7H+,选项A正确;原电池工作时,阳离子向正极区移动,即H+

由M极区移向N极区,选项B错误;生成1 mol CO2转移4 mol电子,生成1 mol N2转移10 mol电子,根据得失电子守恒,M极区生成的CO2与N极区生成的N2的物质的量之比为5∶2,相同条件下的体积之比为5∶2,选项C错误;由题图可知,好氧微生物反应器中的进料为N H4+、O2,产物为N O3-,根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒配平该反应为

N H4++2O2N O3-+2H++H2O,选项D正确。

5.C 充电时F-从乙电极移向甲电极,则甲电极是阳极,乙电极是阴极,放电时,甲电极是正极,乙电极是负极。放电时,甲电极发生还原反应,电极反应式为BiF 3+3e-Bi+3F-,A 错误。放电时,电流从电势高的正极流向电势低的负极,所以甲电极的电势比乙电极的电势高,B错误。充电时,甲电极的电极反应式为Bi+3F--3e-BiF 3,电极增加的质量是氟元素的质量,每转移3 mol电子,甲电极质量增加57 g,所以当导线上通过1 mol电子时,甲电极质量增加19 g,C正确。充电时,乙电极是阴极,与外加电源的负极相连,D错误。

6.D 原电池中阳离子移向正极,放电时,Li+通过隔膜移向正极,A项正确;放电时Li+右移,铝箔是负极、铜箔是正极,电子由铝箔沿导线流向铜箔,B项正确;根据充电时阳极反应式,可知放电时正极反应为Li 1-x FePO4+x Li++x e-

LiFePO4,C项正确;磷酸铁锂锂离子电池充放电过程通过Li+迁移实现,Li、Fe的化合价发生变化, D项错误。

7.A Fe在NaCl溶液中发生吸氧腐蚀,加热铁片Ⅰ所在烧杯使铁片Ⅰ失电子的速率加快,导致铁片Ⅰ失电子速率大于铁片Ⅱ失电子速率,会有电子通过电流计,电流计指针会发生偏转,A正确;题中右图装置中“电流计指针发生偏转”说明形成了原电池,左边烧杯中氯化钠溶液浓度较大,腐蚀速率较快,铁片Ⅲ作负极,失电子生成亚铁离子,向其附近溶液中加KSCN溶液无现象,铁片Ⅳ作正极被保护,向其附近溶液中加KSCN溶液也无现象,因此不能判断电池的正、负极,B错误;题中左图装置没有形成原电池,右图装置形成了原电池,形成原电池会加快反应速率,故铁片Ⅲ的腐蚀速率比铁片Ⅰ的腐蚀速率快,C 错误; 铁片Ⅰ、Ⅱ都发生了吸氧腐蚀,但二者的腐蚀速率相同,故“电流计指针未发生偏转”,D错误。

8.B 由题意知,RbAg4I5是只能传导Ag+的固体电解质,所以b电极上Ag失电子生成

Ag+,Ag电极作负极,多孔石墨电极为正极。因O2可以通过聚四氟乙烯膜与AlI3反应生成Al2O3和I2,则正极的放电物质应为I2,其得电子转化为I-,结合RbAg4I5固体电解质中的Ag+生成AgI,根据原子守恒及电荷守恒配平得到的正极反应为I 2+2Ag++2e-2AgI,选项A错误;负极反应为Ag-e-Ag+,原电池总反应为2Ag+I 22AgI,结合正极区的转化反应4AlI 3+3O22Al2O3+6I2,可得该气体传感器的总反应为3O2+4AlI3+12Ag2Al2O3+12AgI,

选项B正确;由得失电子守恒知当外电路转移0.01 mol电子时,消耗0.002 5 mol O2,由于没有指明温度和压强,无法计算氧气的体积,选项C错误;气体传感器充电时,Ag+向阴极移动,即向Ag电极移动,选项D错误。

9.B 由题图中电子的流向可知,Zn电极为负极,惰性电极为正极,负极发生的反应为Zn-2e-+4OH-Zn(OH)42?,正极的电极反应式为MnO2+2e-+4H+Mn2++2H2O,则放电过程的总反应为Zn+MnO 2+ 4OH-+4H+Zn(OH)42?+Mn2++2H2O,A项正确。当 1 mol Zn 参与反应时,电路中有2 mol电子通过,则理论上有2 mol K+发生迁移,B项错误。充电过程中阴极的电极反应式与放电过程中负极的电极反应式相反,结合A项分析可知,充电过程中,阴极的电极反应式为Zn(OH)42?+2e-Zn+4OH-,C项正确。充电过程中,惰性电极为阳极,发生的反应为Mn2+-2e-+2H 2O MnO2+4H+,有H+生成,pH逐渐减小,D项正确。

10.C 甲烧杯中发生氧化反应,乙烧杯中发生还原反应,A项错误;乙烧杯中Cr2O72?发生还原反应,电极反应式为Cr 2O72?+14H++6e-2Cr3++7H2O,B项错误;外电路中电流从正极流向负极,即从b到a,C项正确;电池工作时,盐桥中的S O42?向负极移动,即移向甲烧杯,D项错误。

11.(1)玻璃棒、500 mL容量瓶(2分) 硫酸(1分) (2)银(2分) (3)Fe2+-e-Fe3+(1分) Ag++e-Ag(1分) Ag+(1分) (4)原电池反应使c(Fe3+)增大,同时N O 3-进入石墨电极酸性溶液中,氧化亚铁离子,c(Fe3+)又增大,致使平衡正向移动(2分)

【解析】(1)配制500 mL一定物质的量浓度的溶液需要的玻璃仪器有胶头滴管、量筒、烧杯、玻璃棒、500 mL容量瓶。Fe2(SO4)3为强酸弱碱盐,在溶解固体时,应在烧杯中先加入一定体积的稀硫酸,以防止Fe3+水解。(2)电流表显示电流由银电极流向石墨电极,则银电极为正极。由原电池的工作原理可知,阳离子向正极移动,即盐桥中的阳离子进入银电极溶液中。(3)石墨电极为负极,电极反应式为Fe2+-e-Fe3+。银电极为正极,电极反应式为Ag++e-Ag。电池的总反应为Ag++Fe2+Fe3++Ag,由此可知Ag+的氧化性大于Fe3+。(4)随着原电池反应Ag++Fe2+Fe3++Ag的进行,溶液中c(Fe3+)增大,当盐桥中电解质为KNO3时,N O3-进入石墨电极酸性溶液中,氧化亚铁离子,c(Fe3+)又增大,致使

Fe3++Ag Ag++Fe2+平衡正向移动,故一段时间后,可观察到电流表指针反转。

12.(1)MnO 2(1分) N H4++H2O NH3·H2O+H+(2分) (2)Zn+MnO2+2H2SO4

ZnSO4+MnSO4+2H2O(2分) 增大锌粉与二氧化锰粉末的接触面积(1分) (3)能量转换效率高、环境友好(2分) CH 4-8e-+10OH-C O32?+7H2O(2分) (4)减小(1分)

Zn2++Mn2++2H2O Zn+MnO2+4H+(2分) (5)75%(2分)

【解析】(1) 普通锌锰干电池的构造:外壳为锌筒,中间是石墨棒,其周围是由MnO2

和NH4Cl等组成的糊状填充物,还原剂锌在负极失去电子被氧化,氧化剂MnO2在正极得到电子被还原,电解质氯化铵水解(N H 4++H2O NH3·H2O+H+)使电解液呈酸性。(2)“酸浸”时首先会想到活泼金属锌与稀硫酸反应,Zn+H 2SO4ZnSO4+H2↑,结合“滤液”的溶质为ZnSO4和MnSO4可推知,在酸性溶液中强还原剂锌把强氧化剂MnO2还原为

Mn2+:Zn+MnO 2+2H2SO4ZnSO4+MnSO4+2H2O;进而由“滤液中c(ZnSO4)略大于c(MnSO4)”判断,粉碎的重要作用是增大锌粉与MnO2粉末的接触面积,使上述两个反应中的第二个反应成为主要反应。(3)燃料电池的优点是能量转换效率高、环境友好。碱性燃料电池中,甲烷的氧化产物为C O 32?:CH4-8e-+10OH-C O32?+7H2O。(4)铝电极与通甲烷的铂电极相连,作电解池的阴极,电解时溶液中的锌离子在铝电极上得到电子被还原为单质锌,Zn2++2e-Zn,石墨电极上Mn2+失去电子被氧化为MnO 2,Mn2+-2e-+2H2O MnO2+4H+,生成的氢离子使石墨电极附近溶液的pH减小。电解池中的总反应为Zn2++Mn2++2H2O Zn+MnO2+4H+。(5)

=0.1 mol,由负极反应知,消耗0.1 mol甲烷时转移0.8 mol 燃料电池中:n(CH4)= 2.24L

22.4L·mol-1

电子。电解池中:n(Zn)=19.5g

=0.3 mol,由阴极反应知,生成0.3 mol Zn时消耗0.6 mol

65g·mol-1

电子,故图2装置的电流效率η=0.6mol

×100%=75%。

0.8mol