Question

20．（1）高鐵電池是一種新型可充電電池，與普通電池相比，該電池能較長時間保持穩(wěn)定的放電電壓．高鐵電池的總反應(yīng)為：3Zn+2K₂FeO₄+8H₂O $?_{充電}^{放電}$3Zn（OH）₂+2Fe（OH）₃+4KOH． 請回答下列問題：
①鐵電池的負極材料是鋅．
②放電時，正極發(fā)生還原（填“氧化”或“還原”）反應(yīng)：已知負極反應(yīng)為Zn-2e^-+2OH^-═Zn（OH）₂，則正極反應(yīng)FeO₄^2-+3e^-+4H₂O═Fe（OH）₃+5OH^-．
（2）某種燃料電池的工作原理示意如圖所示，a、b均為惰性電極．
①假設(shè)使用的“燃料”是甲烷，a極的電極反應(yīng)式為CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O；b極的電極反應(yīng)為2O₂+4H₂O+8e^-═8OH^-
②此電池與鉛蓄電池相比，當(dāng)兩種電池提供相同電量時，負極所消耗物質(zhì)的物質(zhì)的量之比為1：4．

Answer 1

分析 （1）①放電時，該電池是原電池，原電池負極上失電子化合價升高而發(fā)生氧化反應(yīng)；
②放電時，正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，總反應(yīng)方程式減去負極電極反應(yīng)式即得正極反應(yīng)式；
（2）①堿性條件下，電子由a流向b，則a為負極，b為正極，a電極上為甲烷失電子生成碳酸根離子；b電極上為氧氣得電子生成氫氧根離子；
②根據(jù)負極上的反應(yīng)，消耗負極質(zhì)量減少一樣多時，轉(zhuǎn)移得電子的物質(zhì)的量即可．

解答 解：（1）①電池的負極上發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上發(fā)生還原反應(yīng)．由高鐵電池放電時總反應(yīng)方程式可知，負極材料應(yīng)為作還原劑的Zn，故答案為：鋅；
②正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，由電池的總反應(yīng)方程式-負極反應(yīng)式=正極反應(yīng)式可知，正極反應(yīng)式為FeO₄^2-+3e^-+4H₂O═Fe（OH）₃+5OH^-，
故答案為：還原；FeO₄^2-+3e^-+4H₂O═Fe（OH）₃+5OH^-；
（2）①堿性條件下，電子由a流向b，則a為負極，b為正極，a電極上為甲烷失電子生成碳酸根離子，其電極反應(yīng)式為：CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O；
b電極上為氧氣得電子生成氫氧根離子，其電極反應(yīng)式為：2O₂+4H₂O+8e^-═8OH^-；
故答案為：CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O；2O₂+4H₂O+8e^-═8OH^-；
②根據(jù)負極上的電極反應(yīng)式：CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O，鉛蓄電池的負極上發(fā)生的反應(yīng)為：Pb-2e^-+SO₄^2-=PbSO₄，
所以當(dāng)兩種電池提供相同電量時，負極所消耗物質(zhì)的物質(zhì)的量之比為：1：4，故答案為：1：4．

點評 本題考查了原電池原理等知識，明確正負極上得失電子及反應(yīng)類型是解本題關(guān)鍵，難點是電極反應(yīng)式的書寫．