Question

【題目】人們應(yīng)用原電池原理制作了多種電池，以滿足不同的需要。以下每小題中的電池廣泛使用于日常生活、生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)等方面，請根據(jù)題中提供的信息填空。

（1）蓄電池在放電時(shí)起原電池作用，在充電時(shí)起電解池的作用。鉛蓄電池在放電時(shí)發(fā)生的電池反應(yīng)式為：Pb+PbO2+2H2SO4＝2PbSO4+2H2O。負(fù)極反應(yīng)式為________________反應(yīng)一段時(shí)間后負(fù)極的質(zhì)量_________（填“增重”或“減少”或“不變”）

（2）燃料電池是一種高效、環(huán)境友好的供電裝置，如圖是甲烷燃料電池原理示意圖，該電池極的負(fù)電極反應(yīng)式是:_____________________；正極電極反應(yīng)式_______________

（3）將鋁片和銅片用導(dǎo)線相連，分別插入濃硝酸中（a組）和插入燒堿溶液中（b組），都形成了原電池，在a組原電池中，負(fù)極材料為___________；寫出b組插入燒堿溶液中形成原電池的負(fù)極反應(yīng)式：_________________________。

Answer 1

【答案】Pb＋SO42-–2e-=PbSO4 增重 CH4＋10OH－–8e－＝CO32—＋7H2O 4H2O + 2O2 + 8eˉ = 8OH— Cu Al+4OH-–3e-＝AlO2-+2H2O

【解析】

本題要根據(jù)原電池的工作原理分析，負(fù)極失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，正極得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)。燃料電池是將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，本質(zhì)也是原電池。在書寫電極反應(yīng)式時(shí)可將化學(xué)反應(yīng)式拆成氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)兩個(gè)半反應(yīng)來寫。

(1)因?yàn)樵�電池的�?fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，分析原電池反應(yīng)Pb+PbO2+2H2SO4＝2PbSO4+2H2O可知，鉛元素化合價(jià)由0價(jià)（Pb）升高到+2價(jià)（PbSO4），發(fā)生氧化反應(yīng)，所以負(fù)極電極反應(yīng)式：Pb-2e-+SO42-=PbSO4，因?yàn)?/span>PbSO4難溶于水，生成的PbSO4在負(fù)極板上析出，負(fù)極質(zhì)量增加；

(2)由甲烷燃料電池原理示意圖可知，CH4通入的一極產(chǎn)生了CO32-，碳元素的化合價(jià)由-4價(jià)升高到+4價(jià)，發(fā)生氧化反應(yīng)，即CH4通入的一極是負(fù)極，考慮到電解質(zhì)溶液是強(qiáng)堿溶液，再根據(jù)電荷守恒和原子守恒可寫出負(fù)極反應(yīng)式為：CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O。正極顯然是O2通入的一極，正極電極反應(yīng)式為：O2+4e-+2H2O=4OH-；

(3)常溫下濃硝酸能使鋁的表面形成致密的氧化物薄膜，阻止了濃硝酸繼續(xù)氧化鋁，將鋁片和銅片插入濃硝酸中，鋁變得穩(wěn)定，而銅能被濃硝酸持續(xù)氧化，所以銅為負(fù)極；常溫下鋁與燒堿溶液反應(yīng)：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，該反應(yīng)中鋁被氧化，所以鋁為負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)式為：Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O。