Question

16．（1）我國(guó)首創(chuàng)的海洋電池，總反應(yīng)為：4Al+3O₂+6H₂O=4Al（OH）₃，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)（填“氧化”或“還原”），負(fù)極電極反應(yīng)式為Al-3e^-=Al³⁺；正極為鉑網(wǎng)，電流（填“電子”或“電流”）從鉑極流出；海水為電解質(zhì)溶液，海水中的Na⁺移向正極（填“正極”或“負(fù)極”）．
（2）如圖燒杯中盛放的都是稀硫酸，在銅電極上能產(chǎn)生大量氣泡的是C

（3）航天技術(shù)使用氫氧燃料電池具有高能、輕便，不污染優(yōu)點(diǎn)，氫氧燃料電池有酸式和堿式兩種，它們放電時(shí)的電池總反應(yīng)式均可表示為：2H₂+O₂=2H₂O．酸式氫氧燃料電池的電解質(zhì)是酸，其負(fù)極反應(yīng)為：2H₂-4e^-=4H⁺，則正極的電極反應(yīng)式為O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O；
（4）設(shè)計(jì)出燃料電池使天然氣CH₄氧化直接產(chǎn)生電流是本世紀(jì)最富有挑戰(zhàn)性的課題之一．最近有人制造了一種燃料電池，一個(gè)電極通入空氣，另一電極通入天然氣，電池的電解質(zhì)是摻雜了Y₂O₃的ZrO₂晶體，它在高溫下能傳導(dǎo)O^2-離子．回答如下問(wèn)題：
①這個(gè)電池的正極發(fā)生的反應(yīng)是：O₂+4e^-=2O^2-；
②天然氣燃料電池最大的障礙是氧化反應(yīng)不完全，產(chǎn)生碳堵塞電極的氣體通道，有人估計(jì)，完全避免這種副反應(yīng)至少還需10年時(shí)間，正是新一代化學(xué)家的歷史使命．
③若將此甲烷燃料電池設(shè)計(jì)成在25%的KOH溶液中的電極反應(yīng)，該電池的負(fù)極區(qū)域的堿性會(huì)減弱（填“增強(qiáng)”、“減弱”或“不變”）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電池反應(yīng)式判斷正負(fù)極；根據(jù)得失電子判斷反應(yīng)類型；根據(jù)電子流向判斷電流流向及離子移動(dòng)方向；
（2）銅和稀硫酸不反應(yīng)，如果裝置中銅電極上產(chǎn)生大量氣泡說(shuō)明該裝置構(gòu)成了原電池，且銅作正極；
（3）根據(jù)電池反應(yīng)式=正極反應(yīng)式+負(fù)極反應(yīng)式，寫(xiě)出正極反應(yīng)式或負(fù)極反應(yīng)式；
（4）甲烷燃料電池中，甲烷在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，氧氣在正極發(fā)生還原反應(yīng)，烷不完全氧化會(huì)生成碳粒，從而堵塞電極的氣體通道，甲烷燃料電池生成的二氧化碳能夠與KOH溶液反應(yīng)，導(dǎo)致溶液堿性減弱．

解答 解：（1）根據(jù)反應(yīng)方程式知，活潑的金屬作負(fù)極，所以負(fù)極是Al，負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Al-3e^-=Al³⁺；正極為鉑網(wǎng)，電子從負(fù)極經(jīng)外電路到正極，電流正好相反，從正極經(jīng)外電路到負(fù)極；正極上聚集大量電子，根據(jù)異性相吸，所以鈉離子移向正極，
故答案為：氧化；Al-3e^-=Al³⁺；電流；正極；
（2）解：銅和稀硫酸不反應(yīng)，如果裝置中銅電極上產(chǎn)生大量氣泡說(shuō)明該裝置構(gòu)成了原電池，且銅作正極，
A．Cu、Ag均不與稀硫酸反應(yīng)，不能發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，不能構(gòu)成原電池，故A錯(cuò)誤；
B．Cu、Ag均不與稀硫酸反應(yīng)，不能發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，該裝置不能構(gòu)成原電池，故B錯(cuò)誤；
C．該裝置構(gòu)成原電池，Zn易失電子作負(fù)極，銅作正極，所以符合條件，故C正確；
D，該裝置不能構(gòu)成閉合回路，所以不能形成原電池，故D錯(cuò)誤；
故答案為：C；
（3）酸式氫燃料電池的電解質(zhì)是酸，電池總反應(yīng)式均可表示為：2H₂+O₂=2H₂O①
其負(fù)極反應(yīng)為：2H₂-4e^-=4H⁺ ②，
則正極反應(yīng)為 ①-②，即O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O，故答案為：O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O；
（4）①甲烷燃料電池中，甲烷在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，氧氣在正極發(fā)生還原反應(yīng)，電池的電解質(zhì)是摻雜了Y₂O₃的ZrO₂晶體，所以氧氣放電生成氧離子，電極反應(yīng)式為O₂+4e^-=2O^2-，故答案為：O₂+4e^-=2O^2-；
②烷不完全氧化會(huì)生成碳粒，從而堵塞電極的氣體通道，故答案為：碳；
③甲烷燃料電池生成的二氧化碳能夠與KOH溶液反應(yīng)，導(dǎo)致溶液堿性減弱，故答案為：減弱．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)電源新型電池以及原電池的判斷、電極反應(yīng)式書(shū)寫(xiě)，題目難度中等，注意電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)．