Question

（1）金屬鋁是一種常見的金屬，鋁-海水-空氣電池在航海中得到廣泛的應(yīng)用，寫出該電池的正極反應(yīng)方程式：

 

舉出兩例該電池可能具有的優(yōu)點(diǎn)：

 

（2）燃料電池廣泛應(yīng)用于航空領(lǐng)域，如圖所示裝置，燒杯中溶液為氫氧化鉀溶液，向電池的負(fù)極通入的物質(zhì)為

 

，
甲烷燃料電池正極、負(fù)極的電極反應(yīng)分別為

 

，

 

．
若該電池甲烷通入量為1L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），且為反應(yīng)完全，則理論上通過原電池的電量為

 

（法拉第常數(shù)F=9.65×l0⁴C?mol^-1列式計(jì)算） 消耗氧氣的體積為

 

（標(biāo)準(zhǔn)狀況）．

Answer 1

考點(diǎn)：原電池和電解池的工作原理

專題：電化學(xué)專題

分析：（1）鋁-海水-空氣電池以Al為負(fù)極，發(fā)生的反應(yīng)為4Al-12e^-═4Al³⁺，空氣中的氧氣為正極，發(fā)生的反應(yīng)為3O₂+6H₂O+12e^-═12OH^-；
（2）甲烷燃料電池中通入甲烷的一極為原電池的負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，負(fù)極反應(yīng)為：CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O，通入氧氣的一極為原電池的正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極方程式為3O₂+12H₂O+12e^-=12OH^-，結(jié)合電極方程式計(jì)算．

解答： 解：（1）該電池的總反應(yīng)為4Al+3O₂+6H₂O═4Al（OH）₃，Al元素的化合價(jià)升高，失去電子，其負(fù)極材料為鋁，正極上氧氣得到電子，正極反應(yīng)為3O₂+6H₂O+12e^-═12OH^-，正極反應(yīng)物為氧氣，原料充足，且無污染，
故答案為：3O₂+6H₂O+12e^-═12OH^-；原料充足，無污染；
（2）甲烷燃料電池中通入甲烷的一極為原電池的負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，負(fù)極反應(yīng)為：CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O，通入氧氣的一極為原電池的正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極方程式為3O₂+12H₂O+12e^-=12OH^-，
由電極方程式CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O可知，若電池甲烷通入量為1 L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），電解池通過的電量為

1L

22.4L/mol

×8×9.65×10⁴C?mol^-1=3.45×10⁴C，
由電極方程式3O₂+12H₂O+12e^-=12OH^-，可知轉(zhuǎn)移電子數(shù)目相等，則電池甲烷通入量為1 L，消耗氧氣的體積應(yīng)為2L，
故答案為：甲烷；3O₂+12H₂O+12e^-=12OH^-；CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O；

1L

22.4L/mol

×8×9.65×10⁴C?mol^-1=3.45×10⁴C；2L．

點(diǎn)評：本題綜合考查原電池知識，涉及電極判斷與電極反應(yīng)式書寫等問題，做題時(shí)注意從氧化還原的角度判斷原電池的正負(fù)極以及電極方程式的書寫，本題中難點(diǎn)和易錯(cuò)點(diǎn)為電極方程式的書寫．