Question

【題目】正確認識和使用電池有利于我們每一個人的日常生活。

I．電化學法處理SO2是目前研究的熱點。利用雙氧水氧化吸收SO2可消除SO2污染，設計裝置如圖所示（己知石墨只起導電作用，質子交換膜只允許H+通過）。

(1)石墨1為____（填“正極”或“負極”），正極的電極反應式為______。

(2)反應的總方程式為_______。

(3)H+的遷移方向為由_____到____。（填“左”或“右”）

(4)若11.2L（標準狀況）SO2參與反應，則遷移H+的物質的量為____。

(5)某同學關于原電池的筆記中，不合理的有____。

①原電池兩電極材料活潑性一定不同

②原電池負極材料參與反應，正極材料都不參與反應

③Fe-NaOH溶液-Si原電池，Fe是負極

④原電池是將化學能轉變?yōu)殡娔艿难b置

Ⅱ．航天技術中使用的氫氧燃料電池具有高能、輕便和不污染環(huán)境等優(yōu)點。氫氧燃料電池有多種。

(1)某堿式氫氧燃料電池的電解質溶液是KOH溶液，則其負極反應為_____ ；某熔鹽氫氧燃料電池的電解質是熔融的碳酸鉀，則其負極反應為_____。

(2)氫氧燃料電池用于航天飛船，電極反應產(chǎn)生的水，經(jīng)過冷凝后可用作航天員的飲用水，當?shù)玫?/span>1.8g飲用水時，轉移的電子數(shù)約為_____。

Answer 1

【答案】負極 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失去電子，作負極，石墨2作正極，H2O2獲得電子，發(fā)生還原反應；

(2)根據(jù)同一閉合回路中電子轉移數(shù)目相等，將正、負極電極反應式疊加，可得總反應方程式；

(3)根據(jù)陽離子向正極移動，陰離子向負極移動判斷；

(4)根據(jù)反應方程式中SO2的物質的量與溶液中H+關系計算；

(5)根據(jù)原電池的反應原理及構成條件分析判斷；

II.(1)在KOH溶液中負極H2失去電子，產(chǎn)生的H+與溶液中的OH-結合形成H2O；在熔融鹽碳酸鉀的氫氧燃料電池中，H2失去電子，產(chǎn)生的H+與CO32-反應產(chǎn)生CO2和H2O，書寫負極反應式；

(2)根據(jù)氫氧燃料電池總反應方程式中產(chǎn)生的水與電子轉移關系計算。

I.(1)根據(jù)圖示可知：石墨1通入SO2失去電子，作負極，負極的電極反應式為SO2-2e-+2H2O=SO42-+4H+；石墨2作正極，H2O2獲得電子，發(fā)生還原反應，正極的電極反應式為H2O2+2e-+2H+=2H2O；

(2)將正、負極電極反應式疊加，可得總反應方程式：SO2+H2O2=H2SO4；

(3)H+是陽離子，它向負電荷較多的正極遷移方向，即H+由左極到右極移動；

(4)n(SO2)=11.2L÷22.4L/mol=0.5mol，根據(jù)總反應方程式SO2+H2O2=H2SO4可知：0.5mol SO2反應，反應轉移H+的物質的量為1mol；

(5)①原電池是由活潑性不同的兩個電極材料構成，但在燃料電池中，可以使用同一材料的電極，在兩個電極分別通入燃料、氧化劑，因此電極材料的活動性可以不同，也可以相同，①錯誤；

②一般情況下原電池負極材料參與反應，，但在燃料電池中，負極材料本身不參加反應，②錯誤；

③Fe-NaOH溶液-Si原電池，由于Fe與NaOH溶液不反應，而Si能夠與NaOH溶液進行氧化還原反應，使用活動性弱的Si電極為負極，③錯誤；

④原電池是將氧化反應與還原反應分開，發(fā)生兩個半反應，就可以是將化學能轉變?yōu)殡娔艿难b置，④正確；

故合理選項是①②③；

II.(1)某堿式氫氧燃料電池的電解質溶液是KOH溶液，在負極，H2失去電子變?yōu)?/span>H+，H+與溶液中的OH-反應產(chǎn)生水，故負極的反應為H2-2e-+2OH-=2H2O；若為熔鹽氫氧燃料電池，電解質是熔融的碳酸鉀，則H2失去電子變?yōu)?/span>H+，H+與CO32-反應產(chǎn)生CO2和H2O，因此在負極的電極反應式為H2-2e-+CO32-=CO2↑+H2O；

(2)氫氧燃料電池的總反應方程式為：2H2+ O2=2H2O，根據(jù)方程式可知每反應產(chǎn)生2molH2O，轉移4mol電子，n(H2O)=1.8g÷18g/mol=0.1mol，使用轉移電子的物質的量為0.2mol，則轉移電子的數(shù)目為N(e-)=0.2mol×NA/mol=0.2NA。