Question

【題目】化學(xué)電源在生產(chǎn)生活中有著廣泛的應(yīng)用，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）電動(dòng)汽車上用的鉛蓄電池是以一組充滿海綿狀態(tài)銅的鉛板和另一組結(jié)構(gòu)相似的充滿二氧化鉛的鉛板組成，用H2SO4作電解液。放電時(shí)總反應(yīng)為：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O。

①寫出放電時(shí)負(fù)極的電極反應(yīng)式：__。

②鉛蓄電池放電時(shí)，溶液的pH將_（填增大、減小或不變）；當(dāng)外電路上有0.5mol電子通過(guò)時(shí)，溶液中消耗H2SO4的物質(zhì)的量為__。

（2）氫氧燃料電池是符合綠色化學(xué)理念的新型發(fā)電裝置。如圖為電池示意圖，該電池電極表面鍍一層細(xì)小的鉑粉，鉑吸附氣體的能力強(qiáng)，性質(zhì)穩(wěn)定。其正極反應(yīng)方程式為___；若將負(fù)極材料改為CH4，寫出其負(fù)極反應(yīng)方程式__。

（3）法國(guó)格勒諾布爾(Grenoble)約瑟夫﹒傅立葉大學(xué)的研究小組發(fā)明了第一塊可植入人體為人造器官提供電能的葡萄糖生物燃料電池，其基本原理是葡萄糖和氧氣在人體中酶(蛋白質(zhì))的作用下發(fā)生反應(yīng)：C6H12O6+6O26CO2+6H2O(酸性環(huán)境)。下列有關(guān)該電池的說(shuō)法正確的是__。

A．該生物燃料電池不能在高溫下工作

B．該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為：C6H12O6+6H2O-24e-=6CO2↑+24H＋

C．消耗1mol氧氣時(shí)轉(zhuǎn)移4mol電子，H+向負(fù)極移動(dòng)

D．提高葡萄糖生物燃料電池的效率，可使其在將來(lái)為更多可植入醫(yī)療設(shè)備提供電能

（4）1958年世界上第一個(gè)心臟起搏器在瑞典植入人體成功，使用壽命長(zhǎng)達(dá)10年之久。這種能源起搏器中安裝壽命最長(zhǎng)、可靠性最高的鋰—碳電池，這種電池容量大，電壓穩(wěn)定，能在-56.7～71.1℃溫度范圍內(nèi)正常工作。現(xiàn)已在火箭、移動(dòng)電話、筆記本電腦中廣泛使用。它采用鋰和石墨作電極，四氯化鋁鋰(LiAlCl4)溶解在亞硫酰氯中(SOCl2)組成電解質(zhì)溶液。電池總反應(yīng)為：8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S，此電池中___作正極，負(fù)極的電極反應(yīng)為__。

Answer 1

【答案】Pb-2e-+SO42－=PbSO4 增大 0.5mol O2+4e-+2H2O=4OH- CH4-8e-+10OH-=CO32－+7H2O ABD 石墨 Li-e-=Li+

【解析】

(1) ①鉛蓄電池中，負(fù)極是鉛，失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式：Pb+SO42－-2e- =PbSO4；

②總反應(yīng)Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，放電時(shí)，消耗硫酸，溶液pH增大；反應(yīng)轉(zhuǎn)移2mol電子，消耗硫酸2mol，當(dāng)外電路上有0.5mol電子通過(guò)時(shí)，溶液中消耗H2SO4的物質(zhì)的量為0.5mol；

(2) 氫氧燃料電池，正極反應(yīng)為O2在堿性介質(zhì)中的反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：O2+4e-+2H2O=4OH-；CH4做負(fù)極反應(yīng)時(shí)，在堿性介質(zhì)中生成CO32－，電極反應(yīng)式為：CH4-8e-+10OH－= CO32－+7H2O；

(3)A．酶是一種蛋白質(zhì)，在高溫下會(huì)變性，失去生理活性，所以該生物燃料電池不可以在高溫下工作，A正確；
B．葡萄糖生物燃料電池中葡萄糖在負(fù)極反應(yīng)失電子生成二氧化碳，其電極反應(yīng)式為：C6H12O6+6H2O-24e-=6CO2+24H+，B正確；
C．氧氣在正極得電子，其電極方程式為：O2+4e-+4H+=2H2O，消耗1mol氧氣則轉(zhuǎn)移4mol e-，在溶液中陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，所以H+會(huì)向正極移動(dòng)，C錯(cuò)誤；
D．提高葡萄糖生物燃料電池的效率，能提高葡萄糖的能量利用率，向外提高較多的電量，D正確。
正確的有ABD；

(4) 由電池總反應(yīng)為：8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S，SOCl2得到電子，化合價(jià)降低，正極材料為石墨；Li失去電子，化合價(jià)升高，做負(fù)極，負(fù)極的電極反應(yīng)式為：Li-e-=Li+。