Question

16．（1）我國首創(chuàng)的海洋電池，總反應為：4Al+3O₂+6H₂O=4Al（OH）₃，負極發(fā)生氧化反應（填“氧化”或“還原”），負極電極反應式為Al-3e^-=Al³⁺；正極為鉑網，電流（填“電子”或“電流”）從鉑極流出；海水為電解質溶液，海水中的Na⁺移向正極（填“正極”或“負極”）．
（2）如圖燒杯中盛放的都是稀硫酸，在銅電極上能產生大量氣泡的是C

（3）航天技術使用氫氧燃料電池具有高能、輕便，不污染優(yōu)點，氫氧燃料電池有酸式和堿式兩種，它們放電時的電池總反應式均可表示為：2H₂+O₂=2H₂O．酸式氫氧燃料電池的電解質是酸，其負極反應為：2H₂-4e^-=4H⁺，則正極的電極反應式為O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O；
（4）設計出燃料電池使天然氣CH₄氧化直接產生電流是本世紀最富有挑戰(zhàn)性的課題之一．最近有人制造了一種燃料電池，一個電極通入空氣，另一電極通入天然氣，電池的電解質是摻雜了Y₂O₃的ZrO₂晶體，它在高溫下能傳導O^2-離子．回答如下問題：
①這個電池的正極發(fā)生的反應是：O₂+4e^-=2O^2-；
②天然氣燃料電池最大的障礙是氧化反應不完全，產生碳堵塞電極的氣體通道，有人估計，完全避免這種副反應至少還需10年時間，正是新一代化學家的歷史使命．
③若將此甲烷燃料電池設計成在25%的KOH溶液中的電極反應，該電池的負極區(qū)域的堿性會減弱（填“增強”、“減弱”或“不變”）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電池反應式判斷正負極；根據(jù)得失電子判斷反應類型；根據(jù)電子流向判斷電流流向及離子移動方向；
（2）銅和稀硫酸不反應，如果裝置中銅電極上產生大量氣泡說明該裝置構成了原電池，且銅作正極；
（3）根據(jù)電池反應式=正極反應式+負極反應式，寫出正極反應式或負極反應式；
（4）甲烷燃料電池中，甲烷在負極發(fā)生氧化反應，氧氣在正極發(fā)生還原反應，烷不完全氧化會生成碳粒，從而堵塞電極的氣體通道，甲烷燃料電池生成的二氧化碳能夠與KOH溶液反應，導致溶液堿性減弱．

解答 解：（1）根據(jù)反應方程式知，活潑的金屬作負極，所以負極是Al，負極失電子發(fā)生氧化反應，電極反應式為Al-3e^-=Al³⁺；正極為鉑網，電子從負極經外電路到正極，電流正好相反，從正極經外電路到負極；正極上聚集大量電子，根據(jù)異性相吸，所以鈉離子移向正極，
故答案為：氧化；Al-3e^-=Al³⁺；電流；正極；
（2）解：銅和稀硫酸不反應，如果裝置中銅電極上產生大量氣泡說明該裝置構成了原電池，且銅作正極，
A．Cu、Ag均不與稀硫酸反應，不能發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應，不能構成原電池，故A錯誤；
B．Cu、Ag均不與稀硫酸反應，不能發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應，該裝置不能構成原電池，故B錯誤；
C．該裝置構成原電池，Zn易失電子作負極，銅作正極，所以符合條件，故C正確；
D，該裝置不能構成閉合回路，所以不能形成原電池，故D錯誤；
故答案為：C；
（3）酸式氫燃料電池的電解質是酸，電池總反應式均可表示為：2H₂+O₂=2H₂O①
其負極反應為：2H₂-4e^-=4H⁺ ②，
則正極反應為 ①-②，即O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O，故答案為：O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O；
（4）①甲烷燃料電池中，甲烷在負極發(fā)生氧化反應，氧氣在正極發(fā)生還原反應，電池的電解質是摻雜了Y₂O₃的ZrO₂晶體，所以氧氣放電生成氧離子，電極反應式為O₂+4e^-=2O^2-，故答案為：O₂+4e^-=2O^2-；
②烷不完全氧化會生成碳粒，從而堵塞電極的氣體通道，故答案為：碳；
③甲烷燃料電池生成的二氧化碳能夠與KOH溶液反應，導致溶液堿性減弱，故答案為：減弱．

點評 本題考查化學電源新型電池以及原電池的判斷、電極反應式書寫，題目難度中等，注意電極反應式的書寫．