Question

【題目】化學電池在通訊、交通及日常生活中有著廣泛的應用。

(1)鋅錳干電池是應用最普遍的電池之一，如圖為鋅錳干電池的構造示意圖，鋅錳干電池的負極材料是________(填物質名稱)，負極發生的電極反應為_____________。若反應消耗32.5 g負極材料，則電池中轉移電子的數目為________。

(2)目前常用的鎳鎘(Ni-Cd)可充電電池的總反應式可表示為Cd+2NiO(OH)2Ni(OH)2+Cd(OH)2，已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均難溶于水，但能溶于酸，以下說法正確的是________(填序號)。

①該電池可以在酸性條件下進行充、放電

②該電池放電時，負極的電極反應式為Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2

③該電池放電時，Cd極的質量減少

④該電池放電時，化學能轉變為電能

(3)如圖為氫氧燃料電池的構造示意圖，電解質溶液是KOH溶液。則X極為電池的________(填“正”或“負”)極，X極的電極反應式為_________。

Answer 1

【答案】鋅 Zn-2e-=Zn2+ 6.02×1023 ②④ 負 H2-2e-+2OH-=2H2O

【解析】

(1)負極上鋅失電子發生氧化反應；先計算Zn的物質的量，然后根據Zn是+2價的金屬計算Zn轉移電子的物質的量；

(2)該電池放電時為原電池，充電時為電解池，放電時能自發進行，充電時需要外加電源；

(3)燃料電池中，通入燃料的電極是負極、通入氧化劑的電極為正極，該燃料電池中，Y電極上氧氣得電子和水反應生成氫氧根離子。

(1)負極發生氧化反應，鋅失去電子，電極反應式為Zn-2e-=Zn2+，32.5g鋅的物質的量為n(Zn)==0.5 mol，而1 molZn反應失去2 mol電子，所以32.5 g鋅參與反應時轉移電子的物質的量為1 mol，轉移的電子數目約為6.02×1023；

(2)①根據電池反應原理可知，因為該電池在堿性條件下進行充、放電，①錯誤；

②因為電池在放電時，負極Cd失去電子，產生的Cd2+與OH-結合形成Cd(OH)2，電極反應式為：Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2，②正確；

③該電池放電時，Cd電極失去電子，發生氧化反應，電極反應式為：Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2，可見Cd電極的質量會增加，③錯誤；

④該電池放電時，是將化學能轉化為電能，④正確；

故合理選項是②④；

(3)該燃料電池中，通入氫氣的電極X為負極，由于電解質為KOH堿性環境，所以負極X上H2失去電子產生的H+與OH-結合形成H2O，故負極X的電極反應式為H2-2e-+2OH-=2H2O。