Question

7．（1）广州是一座美丽的海滨城市，海水资源非常丰富．海洋电池是以铝为负极，铂网为正极，海水为电解质溶液，空气中的氧气与铝反应产生电流，电池总反应为：4Al+3O₂+6H₂O═4A1（OH）₃，下列说法正确的是bc（填写序号字母）；
a．电池工作时，电流由铝电极沿导线流向铂电极
b．铂电极采用网状比块状更利于O₂放电      
c．海水中的OH向铝电极方向移动
（2）乙醇是一种可再生能源，可用它来制成燃料电池（如图），试写出其负极的电极反应式C₂H₅OH-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O
（3）高铁电池是一种新型可充电电池，比普通高能电池能保持稳定的放电电压．高铁电池的总反应为：
3Zn+2K₂FeO₄+8H₂O$?_{充电}^{放电}$3Zn（OH）₂+2Fe（OH）₃+4KOH．放电时负极反应为：Zn-2e^-+2OH^-═Zn（OH）₂放电时正极附近溶液的碱性增强
（4）以丙烷为燃料制作新型燃料电池，电池的正极通入O₂和CO₂，负极通入丙烷，电解质是熔融碳酸盐．电池反应方程式为C₃H₈+5O₂═3CO₂+4H₂O；放电时CO₃^2-移向电池的负（填“正”或“负”）极．
（5）有人设想寻求合适的催化剂和电极材料，以N₂、H₂为原料，以HCl-NH₄Cl为电解质溶液制取新型燃料电池，同时达到固氮作用．该电池的正极反应式为N₂+6e^-+8H⁺=2NH₄⁺
（6）氨气在纯氧中燃烧，生成一种单质和水，试写出该反应的化学方程式4NH₃+3O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2N₂+6H₂O，科学家利用此原理，设计成氨气-氧气燃料电池，则通入氨气的电极是负极（填“正极”或“负极”）；碱性条件下，该电极发生反应的电极反应式为2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂+6H₂O．

Answer 1

分析 （1）根据电池总反应可知，电池工作时，负极为Al，发生氧化反应，电极反应式为Al-3e^-+3OH^-=Al（OH）₃，正极上通入空气，发生还原反应，正极反应式为O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，结合原电池的工作原理解答该题；
（2）原电池中负极上燃料失电子，碱性条件下，CH₃CH₂OH反应生成碳酸根离子；
（3）根据电池总反应3Zn+2K₂FeO₄+8H₂O═3Zn（OH）₂+2Fe（OH）₃+4KOH，可知，放电时，Zn被氧化，应为电池的负极，电极反应式为3Zn-6e^-+6OH^-═3Zn（OH）₂，K₂FeO₄为电池的正极，发生还原反应，电极反应式为2FeO₄^2-+6e^-+8H₂O═2Fe（OH）₃+10OH^-，结合电极反应式解答该题；
（4）燃料电池中，负极电极反应式为C₃H₈-20e^-+10CO₃^2-=13CO₂+4H₂O，正极反应式为：O₂+2CO₂+4e^-=2CO₃^2-，电解质溶液中阴离子向负极移动；
（5）N₂在正极发生还原反应生成NH₄⁺，以此书写电极反应式；
（6）（3）在燃料电池中，燃料做负极发生氧化反应，则通入氨气的电极是负极，碱性条件下，该电极发生反应的电极反应式为2NH₃-6e-+6OH^-→N₂+6H₂O．

解答 解：（1）a、电池工作时，电子由负极流向正极，即从铝电极沿导线流向铂电极，电流分析与电子移动分析相反，故a错误；
b、铂做成网状的目的是增大与氧气的接触面积，更利于O₂放电，故b正确；
c、原电池中阴离子移向负极，所以海水中的OH^-向铝电极方向移动，故c正确；
故答案为：bc；
（2）原电池中负极上燃料失电子，碱性条件下，CH₃CH₂OH反应生成碳酸根离子，电极反应式为C₂H₅OH-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O，
故答案为：C₂H₅OH-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O；
（3）放电时，Zn被氧化，生成Zn（OH）₂，电极反应式为Zn-2e^-+2OH^-═Zn（OH）₂，放电时，正极生成OH^-，溶液碱性增强，
故答案为：Zn-2e^-+2OH^-═Zn（OH）₂；增强；
（4）燃料电池中，负极上燃料失电子发生氧化反应，正极上氧化剂得电子发生还原反应，负极电极反应式为C₃H₈-20e^-+10CO₃^2-=13CO₂+4H₂O，正极反应式为：O₂+2CO₂+4e^-=2CO₃^2-，所以其电池反应式为C₃H₈+5O₂═3CO₂+4H₂O，放电时，电解质中阴离子碳酸根离子向负极移动，
故答案为：C₃H₈+5O₂═3CO₂+4H₂O；负；
（5）N₂在正极发生还原反应生成NH₄⁺，电极反应式为N₂+6e^-+8H⁺=2NH₄⁺，故答案为：N₂+6e^-+8H⁺=2NH₄⁺；
（6）氨气在纯氧中燃烧，生成一种氮气和水，化学方程式为4NH₃+3O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$ 2N₂+6H₂O，在燃料电池中，燃料做负极，则通入氨气的电极是负极，碱性条件下，该电极发生反应的电极反应式为2NH₃-6e^-+6OH^-→N₂+6H₂O，
故答案为：4NH₃+3O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$ 2N₂+6H₂O；负极；2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂+6H₂O．

点评 本题综合考查了原电池、电解池以及燃料电池的相关知识和电极反应式书写，题目综合性强，难度较大．