Question

【題目】(1)鉛蓄電池的正極的反應式_________。

(2)由 Mg、Al和氫氧化鈉溶液組成的原電池中，負極的反應式 ________。當在電極上產(chǎn)生氣體3.36L(標準狀況)時，導線中通過的電子電子數(shù)目為_____個(用 NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值）。

(3)日本茨城大學研制了一種新型的質(zhì)子交換膜二甲醚燃料電池（DDFC），該電池有較高的安全性。電池總反應為：CH3OCH3+3O2=2CO2+3H2O,電池結(jié)構(gòu)如下圖所示,據(jù)此回答下列問題：

a極為電池的____極，b電極上的電極反應式為____。電池工作時電流的方向是由_______(填“a”或“b”， 下同)經(jīng)導向______。電池工作時，若有0.1mol二甲醚被氧化時，有_______mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移。

Answer 1

【答案】PbO2+2e+SO42-+4H+=PbSO4+2H2O Al+4OH--3e-=AlO2-+2H2O 0.3NA 負 O2+4H+＋4e-=2H2O b a 1.2

【解析】

(1)鉛蓄電池中PbO2為正極，發(fā)生還原反應；

(2)由 Mg、Al和氫氧化鈉溶液組成的原電池中，Al為負極，失去電子，產(chǎn)生的Al3+與溶液中的OH-結(jié)合形成AlO2-，在正極上水電離產(chǎn)生的H+獲得電子變?yōu)?/span>H2逸出，根據(jù)同一閉合回路在電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相等計算電子轉(zhuǎn)移數(shù)目；

(3)通入燃料二甲醚的電極為負極，失去電子，發(fā)生氧化反應；通入O2的電極為正極，正極上O2獲得電子，與溶液中的H+結(jié)合形成水，電流方向為正電荷移動方向；根據(jù)同一閉合回路中電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相等，結(jié)合總反應方程式計算。

(1)在鉛蓄電池中，Pb為負極，PbO2為正極，在正極上PbO2獲得電子，與溶液中的H+結(jié)合生成水，PbO2獲得電子變?yōu)?/span>Pb2+，與溶液中的SO42-結(jié)合形成PbSO4，電極反應式為PbO2+2e+SO42-+4H+=PbSO4+2H2O；

(2)由 Mg、Al和氫氧化鈉溶液組成的原電池中，Al為負極，失去電子，產(chǎn)生的Al3+與溶液中的OH-結(jié)合形成AlO2-，因此負極的電極反應式為：Al+4OH--3e-=AlO2-+2H2O；n(H2)==0.15mol，n(e-)=2n(H2)=2×0.15mol×NA/mol=0.3NA；

(3)在a電極通入燃料，為負極，在b電極通入氧氣，為正極，正極上O2獲得電子，與溶液中的H+結(jié)合形成水，正極的電極反應式為O2+4H+＋4e-=2H2O；電池工作時電流的方向是由正極經(jīng)外電路到負極，對該電池來說為由b電極到a電極；根據(jù)總反應方程式CH3OCH3+3O2=2CO2+3H2O可知：每有1mol CH3OCH3反應，轉(zhuǎn)移12mol電子，則若有0.1mol二甲醚被氧化時，有1.2mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移。