Question

【題目】研究電化學原理與應用有非常重要的意義。

（1）鋅錳電池（俗稱干電池） 是一種一次電池，生活中應用廣泛。

①鋅錳電池負極上的電極反應式為：______________________________。

②與普通（酸性）鋅錳電池相比較，堿性鋅錳電池的優點是____________________（回答一條即可）。

（2）鉛蓄電池是最常見的二次電池：Pb＋PbO2＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O。

①充電時陰極反應為：________________________________________。

②用鉛蓄電池為電源進行電解飽和食鹽水實驗（石墨棒為陽極，鐵為陰極，食鹽水500mL，溫度為常溫），當電路中有0.05mol電子轉移時，食鹽水的pH為______（假設溶液體積不變，產物無損耗）。

（3）圖1是金屬（M）－空氣電池的工作原理，我國首創的海洋電池以鋁板為負極，鉑網為正極，海水為電解質溶液，電池反應為：___________________________ 。

二氧化硫—空氣質子交換膜燃料電池實現了制硫酸、發電、環保三位一體的結合，原理如圖2所示。Pt2上的電極反應式為：_______________________________________ 。

（4）高鐵酸鈉（Na2FeO4）易溶于水，是一種新型多功能水處理劑，可以用電解法制取：Fe＋2H2O＋2OHFeO42＋3H2↑，工作原理如圖所示。

裝置通電后，鐵電極附近生成紫紅色的FeO42，鎳電極有氣泡產生。電解一段時間后，c（OH）降低的區域在_____________（填“陰極室”或“陽極室”）；陽極反應為：___________________________。

Answer 1

【答案】Zn－2e－＝Zn2+ 比能量高（或可存儲時間長、不易發生電解質的泄漏、或堿性電池使用壽命較長其他合理答案也可） PbSO4＋2e－＝Pb＋SO42－ 13 4Al＋3O2＋6H2O＝4Al(OH)3 O2＋4H+＋4e－＝2H2O 陽極室 Fe＋8OH-－6e－＝FeO42＋4H2O

【解析】

（1）①鋅錳電池中，鋅的活潑性大，做負極；

②堿性鋅錳電池比普通鋅錳電池性能好，比能量和可儲存時間均有提高，據此分析作答；

（2）①充電過程為電解池原理，其陰極得電子，被還原；

②電解飽和食鹽水時，陽極氯離子失電子生成氯氣，陰極氫離子得電子變為氫氣，根據電子轉移數與物質之間的關系式計算溶液中氫氧根濃度，進而求出pH；

（3）電池工作時，負極為Al，發生氧化反應，電極反應式為Al-3e-+3OH-=Al（OH）3，正極上通入空氣，發生還原反應，正極反應式為O2+2H2O+4e-=4OH-，進而寫出總反應式；二氧化硫—空氣質子交換膜燃料電池中，Pt2電極上通入的是氧氣與水，發生還原反應，電解質為質子交換膜，據此分析作答；

（4）用電解法制備高鐵酸鈉，電解時陽極區鐵失去電子發生氧化反應，結合氫氧根離子生成高鐵酸根離子和水，據此分析作答。

（1）①在鋅錳干電池中，鋅做負極，其電解反應式為：Zn－2e－＝Zn2+，

故答案為：Zn－2e－＝Zn2+；

②堿性鋅錳電池的優點是比能量高、可存儲時間長、不易發生電解質的泄漏等，

故答案為：比能量高（或可存儲時間長、不易發生電解質的泄漏、或堿性電池使用壽命較長其他合理答案也可）；

（2）①電解質溶液為硫酸，根據總反應式可知，在陰極區，硫酸鉛得電子轉化為鉛，其電極反應式為：PbSO4＋2e－＝Pb＋SO42－，

故答案為：PbSO4＋2e－＝Pb＋SO42－；

②電解飽和食鹽水發生的總反應為：2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑，2NaOH H22e-,則0.05mol電子轉移時，n(OH-) = 0.05 mol，故c(OH-) = = 0.1 mol/L，pH =-lg = 13,

故答案為：13；

（3）該電池中，負極為Al，正極通入空氣，總反應式為：4Al＋3O2＋6H2O＝4Al(OH)3；二氧化硫—空氣質子交換膜燃料電池中，Pt2電極為電源的正極，結合質子交換膜可知，發生的電極反應式為：O2＋4H+＋4e－＝2H2O，

故答案為：4Al＋3O2＋6H2O＝4Al(OH)3；O2＋4H+＋4e－＝2H2O；

（4）用鐵做陽極電解氫氧化鈉制備高鐵酸鈉，陽極室鐵失去電子，發生氧化反應，結合氫氧根離子生成高鐵酸根離子和水，則電解一段時間后，c（OH）降低的區域在陽極室，電極反應式為：Fe＋8OH-－6e－＝FeO42＋4H2O；

故答案為：陽極室；Fe＋8OH-－6e－＝FeO42＋4H2O；