Question

【题目】人们应用原电池原理制作了多种电池，以满足不同的需要。以下每小题中的电池广泛使用于日常生活、生产和科学技术等方面，请根据题中提供的信息填空。

（1）蓄电池在放电时起原电池作用，在充电时起电解池的作用。铅蓄电池在放电时发生的电池反应式为：Pb+PbO2+2H2SO4＝2PbSO4+2H2O。负极反应式为________________反应一段时间后负极的质量_________（填“增重”或“减少”或“不变”）

（2）燃料电池是一种高效、环境友好的供电装置，如图是甲烷燃料电池原理示意图，该电池极的负电极反应式是:_____________________；正极电极反应式_______________

（3）将铝片和铜片用导线相连，分别插入浓硝酸中（a组）和插入烧碱溶液中（b组），都形成了原电池，在a组原电池中，负极材料为___________；写出b组插入烧碱溶液中形成原电池的负极反应式：_________________________。

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】

本题要根据原电池的工作原理分析，负极失去电子，发生氧化反应，正极得到电子，发生还原反应。燃料电池是将燃料的化学能转化为电能，本质也是原电池。在书写电极反应式时可将化学反应式拆成氧化反应和还原反应两个半反应来写。

(1)因为原电池的负极发生氧化反应，分析原电池反应Pb+PbO2+2H2SO4＝2PbSO4+2H2O可知，铅元素化合价由0价（Pb）升高到+2价（PbSO4），发生氧化反应，所以负极电极反应式：Pb-2e-+SO42-=PbSO4，因为PbSO4难溶于水，生成的PbSO4在负极板上析出，负极质量增加；

(2)由甲烷燃料电池原理示意图可知，CH4通入的一极产生了CO32-，碳元素的化合价由-4价升高到+4价，发生氧化反应，即CH4通入的一极是负极，考虑到电解质溶液是强碱溶液，再根据电荷守恒和原子守恒可写出负极反应式为：CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O。正极显然是O2通入的一极，正极电极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-；

(3)常温下浓硝酸能使铝的表面形成致密的氧化物薄膜，阻止了浓硝酸继续氧化铝，将铝片和铜片插入浓硝酸中，铝变得稳定，而铜能被浓硝酸持续氧化，所以铜为负极；常温下铝与烧碱溶液反应：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，该反应中铝被氧化，所以铝为负极，负极反应式为：Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O。