编稿: 房鑫 审稿:曹玉婷
【考纲要求】
1.了解原电池的工作原理。
2.能写出原电池的电极反应式和反应的总方程式。 3.能依据氧化还原反应方程式设计简洁的原电池。 4.能依据原电池原理进行简洁计算。
5.生疏常见的化学电源(一次电池、二次电池和燃料电池),能分析常见化学电池工作原理,了解废旧电池回收的意义。 【考点梳理】
考点一、原电池的概念 1.能量的转化
原电池:将化学能转变为电能的装置。
电能是现代社会应用最广泛、使用最便利、污染最小的一种二次能源,又称电力。 2.工作原理
设计一种装置,使氧化还原反应所释放的能量直接转变为电能,即将氧化反应和还原反应分别在两个不同的区域进行,并使电子转移经过导线,在肯定条件下形成电流。
电子从负极(较活泼金属)流向正极(较不活泼金属或碳棒),负极发生氧化反应,正极发生还原反应。电极 电极材料 反应类型 电子流淌方向 负极 还原性较强的金属 氧化反应 负极向外电路供应电子 正极 还原性较弱的金属 还原反应 正极从外电路得到电子 以下是锌铜原电池装置示意图:
3.原电池的组成条件
(1)两个活泼性不同的电极(材料可以是金属或导电的非金属),分别发生氧化和还原反应。原电池中两极活泼性相差越大,电池电动势就越高。
(2)电解质溶液,电解质中阴离子向负极方向移动,阳离子向正极方向移动,阴阳离子定向移动成内电路。(3)导线将两电极连接,形成闭合回路。 (4)有能自发进行的氧化还原反应。 4.原电池的推断方法
(1)先分析有无外接电池,有外接电源的为电解池,无外接电源的可能为原电池。
(2)多池相连,但无外电源时,两极活泼性差异最大的一池为原电池,其他各池可看做电解池。 5.原电池的正负极的推断方法 推断依据 负极 正极 电极材料 活泼性较强的金属 活泼性较弱的金属或能导电的非金属 电子流淌方向 电子流出极 电子流入极 电解质溶液中离子定阴离子移向的负极 阳离子移向的正极 向移动方向 发生的反应 氧化反应 还原反应 反应现象 溶解的极 增重或有气泡放出的极 6.原电池中带电粒子的移动方向 在原电池构成的闭合电路中,有带电粒子的定向移动。在外电路上电子从负极经导线上流入正极;在内电路上即在电解质溶液中阴离子移向负极,阳离子移向正极。具体状况见图:
考点二、原电池原理的应用
1.加快氧化还原反应的速率
例如:在锌与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的速率加快。 2.比较金属活动性强弱
例如:有两种金属a和b,用导线连接后插入到稀H2SO4中,观看到a极溶解,b极上有气泡产生。依据现象推断出a是负极,b是正极,由原电池原理可知,金属活动性a>b。
3.用于金属的防护
将要爱护的金属设计成原电池的正极,得到爱护。例如:在钢(铁)闸门上连接上锌块,由于锌比铁活泼,可使钢闸门受到爱护。
4.原电池的设计
设计原电池时要紧扣原电池的构成条件。具体方法是: (1)首先将已知的氧化还原反应拆分为两个半反应;
(2)依据原电池的电极反应特点,结合两个半反应找出正、负极材料及电解质溶液。 ①电极材料的选择
在原电池中,选择还原性较强的物质作为负极;氧化性较强的物质作为正极。并且,原电池的电极必需导电。电池中的负极必需能够与电解质溶液或其中溶解的物质反应。
②电解质溶液的选择
电解质溶液一般要能够与负极发生反应,或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应(如空气中的氧气)。但假如两个半反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥),则左右两个容器中的电解质溶液应选择与电极材料相同的阳离子。如在铜—锌—硫酸铜构成的原电池中,负极金属锌浸泡在含有Zn2+的电解质溶液中,而正极铜浸泡在含有Cu2+的电解质溶液中。
(3)按要求画出原电池装置图。 考点三、几种常见的电池
(一)电池的评价
比能量:电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少。 比功率:电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小。
质量轻、体积小而输出电能多、功率大、可储存时间长的电池,更适合使用者的需要。 (二)有用电池的特点
(1)能产生比较稳定而且较高电压的电流;
(2)平安、耐用且便于携带,易于维护; (3)能够适用于各种环境;
(4)便于回收处理,不污染环境或对环境的污染影响较小; (5)能量转换率高。
(三)几种常见的电池
1、一次电池:放电之后不能充电,内部的氧化还原反应是不行逆的。 干电池:一次电池中电解质溶液制成胶状,不流淌。 碱性锌锰电池
构成:负极是锌,正极是MnO2,电解质是KOH
负极:Zn+2OH--2e-
=Zn(OH)2;
正极:2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-
总反应式: Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2
特点:比能量较高,储存时间较长,可适用于大电流和连续放电。 2、二次电池 ①铅蓄电池 放电电极反应:
负极:Pb(s)+SO42-(aq)-2e-
=PbSO4(s);
正极:PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-
(aq)+2e-
=PbSO4(s)+2H2O(l) 总反应式:Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2O(l)
充电电极反应:
阳极:PbSO4(s)+2H2O(l)-2e-
=PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-
(aq); 阴极:PbSO4(s)+2e-
=Pb(s)+SO42-(aq)
总反应:2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq) 总反应方程式:
Pb (s)+ PbO2(s) +2H2SO4(aq) 2PbSO4(s) +2H2O(l) 说明: a负极
阴极 正极
阳极
K1K2b
电池的正负极分别和电源的正负极相连
c各极的pH变化看各电极反应,电池的pH变化看电池总反应
②镍一镉碱性蓄电池
负极:Cd+2OH-
-2e-
=Cd(OH)2;
正极:2NiO(OH)+2H2O+2e-
=2Ni(OH)2+2OH-
总反应式:Cd +2NiO(OH)+2H2O 2Ni(OH)2+ Cd(OH)2
3、燃料电池 电池 电极 反应 酸性电解质 碱性电解质 负极 2H2-4e-=4H+ 2H2+4OH--4e-=4H2O 氢氧燃料正极 O2+4H++4e-=2H2O O2+2H2O+4e-=4OH- 电池 总反应 2H2+O2=2H2O 2H2+O2=2H2O 负极 CH4 + 2H2O-8e-=CO2 + 8H+ CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O 甲烷燃料正极 2O2 + 8H+ + 8e-=4H2O 2O2+4H2O+8e-=8OH- 电池 总反应 CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O 负极 2CH3OH + 2H2O-12e-= 2CH3OH +16OH--12e-=2CO32-2CO2 + 12H+ +12H2O 甲醇燃料正极 3O2 +12H+ +12e-=6H2O 3O2+6H2O+12e-=12OH- 电池 总反应 2CH3OH + 3O2 = 2CO2 + 4H2O 2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O 除氢气外,烃、肼、甲醇、氨、煤气等液体或气体,均可作燃料电池的燃料;除纯氧气外,空气中的氧气也可作氧化剂。
燃料电池的能量转化率高于80%,远高于燃烧过程(仅30%左右),有利于节省能源。燃料电池有宽敞的进展前途。
(四)正确书写电极反应式
(1)列出正、负电极上的反应物质,在等式的两边分别写出反应物和生成物。 (2)标明电子的得失。 (3)使质量守恒。
电极反应式书写时留意:
①负极反应生成物的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存。若不共存,则该电解质溶液中的阴离子应当写入负极反应式;
②若正极上的反应物质是O2,且电解质溶液为中性或碱性,则H2O必需写入正极反应式,且生成物为OH-
;若电解液为酸性,则H+必需写入反应式中,生成物为H2O。
③电极反应式的书写必需遵循离子方程式的书写要求。
(4)正负极反应式相加得到电池反应的总的化学方程式。若能写出总反应式,可以减去较易写出的电极反应式,从而写出较难书写的电极方程式。留意相加减时电子得失数目要相等。
【典型例题】
类型一:原电池原理
例1.铜锌原电池(如图)工作时,下列叙述正确的是 A.正极反应为:Zn—2e-=Zn2+ B.电池反应为:Zn+Cu2+=Zn2+ +Cu
C.在外电路中,电子从负极流向正极 D.盐桥中的K+移向ZnSO4溶液
【答案】BC
【解析】Zn是负极,故A错;电池总反应和没有形成 原电池的氧化还原反应相同,故B正确;依据闭合回路的电流方向,在外电路中,电子由负极流向正极,故C正确;在溶液中,阳离子往正极移动,故D错误。
【总结升华】肯定要记住:原电池工作时,电子沿导线从负极流向正极, 在溶液中阴离子向负极移动。 举一反三:
【变式1】用铜片、银片、Cu (NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有琼脂-KNO3的U型管)构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是 ①在外电路中,电流由铜电极流向银电极 ②正极反应为:Ag++e-=Ag
③试验过程中取出盐桥,原电池仍连续工作
④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同 A. ①②
B.②③
C.②④
D.③④
【答案】C
【变式2】将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间,以下叙述正确的是( )
A.两烧杯中铜片表面均无气泡产生 B.甲中铜片是正极,乙中铜片是负极 C.两烧杯中溶液的pH均增大 D.产生气泡的速率甲比乙慢 【答案】C
【解析】图甲是一个原电池装置,负极:Zn-2e-==Zn2+,正极(Cu):2H++2e-
==H2↑,形成的原电池能加快产生氢气的速率;图乙中,Zn直接与稀硫酸反应生成H2:Zn+2H+==Zn2++H2↑,甲、乙两烧杯中H2SO4均被消耗,溶液的pH均增大。
【高清课堂:399158 例2】 【变式3】右图是一种航天器能量储存系统原理示意图。下列说法正
确的是
A.该系统中只存在3种形式的能量转化 B.装置Y中负极的电极反应式为:
O2+2H2O+4e-=4OH-
C.装置X能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生
D.装置X、Y形成的子系统能实现物质的零排放,并能实现化学能
与电能间的完全转化
【答案】C
【解析】本题主要考查的是电化学学问。A项,在该装置系统中,有四种能量转化的关系,即太阳能、电能、化学能和机械能之间的相互转化;B项,装置Y为氢氧燃料电池,负极电极反应为H2 -2e- + 2OH- = 2H2O;C项,相当于用光能电解水,产生H2和O2,实现燃料(H2)和氧化剂(O2)的再生;D项,在反应过程中,有能量的损耗和热效应的产生,不行能实现化学能和电能的完全转化。综上分析可知,本题选C项。
例2.某同学依据离子反应方程式2Fe3++Fe==3Fe2+来设计原电池。下列设计方案中可行的是( ) A.电极材料为铁和锌,电解质溶液为FeCl3溶液
B.电极材料为铁和石墨,电解质溶液为Fe(NO3)3溶液 C.电极材料为铁和石墨,电解质溶液为FeCl2溶液 D.电极材料为石墨,电解质溶液为FeCl3溶液
【答案】B
【解析】由离子反应方程式可知,设计的原电池中Fe为负极,不与电解质溶液反应的导体为正极,含Fe3+的溶液为电解质溶液,故B项可行。 举一反三:
【变式1】依据氧化还原反应:2Ag+ (aq)+Cu (s)==Cu2+ (aq)+2Ag (s)设计的原电池如图所示。
请回答下列问题:
(1)电极X的材料是________;电解质溶液Y是________;
(2)银电极为电池的________极,发生的电极反应为________;X电极上发生的电极反应为________; (3)外电路中的电子是从________电极流向________电极。
【答案】(1)Cu AgNO3溶液 (2)正 Ag++e-==Ag Cu-2e-
==Cu2+ (3)X Ag
【解析】由氧化还原反应:2Ag+ (aq)+Cu (s)==Cu2+ (aq)+2Ag (s)可知,可以选用Cu (s)—Ag (s)—AgNO3 (aq)构成简易的原电池,因此上图中电极X的材料是Cu,电解质溶液Y是AgNO3溶液,正极为Ag,正极上发生
的反应为Ag++e-==Ag,负极为Cu,负极上发生的反应为Cu-2e-
==Cu2+,在外电路电子由负极流向正极,即从X电极流向Ag电极。
类型二:金属活动性强弱比较
例3.X、Y、Z、W四块金属分别用导线两两相连浸入稀硫酸中,组成原电池。X、Y相连时,X为负极;Z、W相连时,电流方向是W→Z;X、Z相连时, Z极上产生大量气泡;W、Y相连时,W极发生氧化反应。据此推断四种金属的活泼性挨次是( )
A.X>Z>W>Y B.Z>X>Y>W C.W>X>Y>Z D.Y>W>Z>X 【答案】A
【解析】在原电池中,活泼金属作为电池的负极,失去电子,发生氧化反应;不活泼的金属作为电池的正极,得到电子,发生还原反应。电子由负极经导线流向正极,与电流的方向相反(物理学中规定正电荷移动的方向为电流的方向)。因此,X、Y相连时,X为负极,则活泼性X>Y;Z、W相连时,电流方向是W→Z,则活泼性Z>W;X、Z相连时,Z极上产生大量气泡,则活泼性X>Z;W、Y相连时,W极发生氧化反应,则活泼性W>Y。综上所述,可以得出金属的活泼性挨次是X>Z>W>Y。 举一反三:
【变式1】依据下列试验事实:
(1) X+Y2+ = X2+ + Y
(2) Z + 2H2O(冷水)=Z(OH)2 + H2↑ (3)Z2+离子的氧化性比X2+弱
(4)由Y、W作电极组成的原电池负极反应为:Y—2e-
=Y2+, 由此可知,X、Y、Z、W的还原性由强到弱的挨次是
A.X > Y > Z > W B.Y > X > W > Z C.Z > X > Y > W D.Z > Y > X > W 【答案】C
【解析】(1)X能将Y2+还原说明X的还原性强于Y。(2)Z能与冷水作用,说明Z肯定为活泼性很强的金属。(3)Z2+氧化性比X2+弱说明Z的金属性强于X。(4)在原电池中Y做负极,故Y的活泼性强于W。
类型三:干电池
例4.Zn-MnO2干电池应用广泛,其电解质溶液是ZnCl2-NH4Cl混合溶液。
(1)该电池的负极材料是 。电池工作时,电子流向 (填“正极”或“负极”)。
(2)若ZnCl2-NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2+,会加速某电极的腐蚀,其主要缘由是 。欲除去Cu2+,最好选用下列试剂中的 (填代号)。
a.NaOH b.Zn c.Fe d.NH3·H2O
(3)MnO2的生产方法之一是以石墨为电极,电解酸化的MnSO4溶液。阴极的电极反应式是 。若电解电路中通过2mol电子,MnO2的理论产量为 。
【答案】(1)Zn 正极
(2)锌与还原出来的Cu构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀 b (3)2H++2e-=H2↑,87g 【解析】(1)负极发生氧化反应,Zn失电子,做负极。电子由负极经外电路流向正极。(2)锌与还原出来的Cu构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀。除杂的基本要求是不能引入新杂质,所以应选Zn将Cu2+ 置换为单质而除去。(3)阴极上得电子,发生还原反应,H+得电子生成氢气。由于MnSO4~MnO2~2 e-,通过2mol电子产生1mol MnO2,质量为87g。 举一反三:
【高清课堂:399158例5】
【变式1】碱性电池具有容量大、放电电流大的特点,因而得到广泛应用。锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液,电池总反应式为:
Zn (s)+2MnO2 (s)+2H2O (1)==Zn(OH)2 (s)+2MnOOH (s) 下列说法错误的是( ) A.电池工作时,锌失去电子
B.电池正极的电极反应式为:2MnO2 (s)+2H2O (1)+2e-==2MnOOH (s)+2OH-
(aq) C.电池工作时,电子由正极通过外电路流向负极
D.外电路中每通过0.2 mol电子,锌的质量理论上削减6.5 g
【答案】C
【解析】该电池工作时,Zn应为负极,失去电子,故A正确。原电池正极发生得电子反应,即还原反应,故B正确。电子应由原电池的负极流出,通过外电路流向正极,故C错误。由于Zn失去2 mol电子时,自身消耗的质量为65 g,则失去0.2 mol电子,理论上消耗6.5 g,故D正确。
类型四:蓄电池
例5.一种充电电池放电时的电极反应为:
H2+2OH--2e-=2H2O; NiO(OH)+H2O+e-=Ni(OH)2+OH- 当为电池充电时,与外电源正极连接的电极上发生的反应是 A. H2O的还原 B. NiO(OH)的还原 C. H2的氧化 D. NiO(OH) 2的氧化 【答案】D
【解析】由题中给出的电极反应可推断出做原电池时,H2是还原剂被氧化、NiO(OH)是氧化剂被还原,
则充电时H2是还原产物、NiO(OH)是氧化产物,与正极相连的是阳极发生氧化反应,所以D选项正确。
【总结升华】本题考查二次电池中的氧化还原问题。原电池放电时,先要分析氧化剂与还原剂,氧化剂被还原、还原剂被氧化;充电时(电解池),将原电池负极反应式反着写为还原过程,发生在阴极,原电池中的正极反应反着写为氧化过程,发生在阳极。
举一反三:
【变式1】生产铅蓄电池时,在两极板上的铅锑合金上均匀涂上膏状的PbSO4,干燥后再安装,充电后即可使用,发生的反应是:2PbSO4+2H 充电 2O
放电 PbO2+Pb+2H2SO4
下列对铅蓄电池的说法中错误的是( ) A.需要定期补充硫酸
B.工作时Pb是负极,PbO2是正极
c.工作时负极上发生的反应是Pb-2e-+SO42-
==PbSO4 D.工作时电解质溶液的密度减小 【答案】A
【解析】铅蓄电池在工作时相当于原电池,发生氧化反应的物质是负极,发生还原反应的物质是正极,所以Pb是负极,PbO2是正极;在工作时,负极发生的反应是Pb失去电子生成Pb2+,而Pb2+又与溶液中的SO42-
生成PbSO4沉淀;放电时消耗硫酸的量与充电时生成硫酸的量相等,说明H2SO4不用补充;工作时(即放电时),H2SO4被消耗,溶液中H2SO4的物质的越浓度减小,所以溶液的密度也随之减小。
【变式2】高铁电池是一种新型可充电电池,与一般高能电池相比,该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为 : 3Zn + 2K2FeO4 + 8H2O
3Zn(OH)2 + 2Fe(OH)3 + 4KOH,下列叙述不正确的是
A.放电时每转移3 mol电子,正极有1mol K2FeO4被氧化
B.充电时阳极反应为:2Fe(OH)3-6e-+ 10 OH-= 2FeO42-+ 8H2O C.放电时负极反应为:3Zn-6e- +6OH-= 3Zn(OH)2 D.放电时正极四周溶液的碱性增加 【答案】A
【解析】A项中放电时正极应被还原,D项中放电时正极:2FeO42-+6e-+ 8H2O=2Fe(OH)3+ 10 OH-,故溶液的碱性增加。启示:分析问题要先定性后定量,留意关键字词。
【变式3】镍镉(Ni-Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液,其充、放电按下式进行:
Cd + 2NiOOH + 2H2O
放电充电Cd(OH)2 + 2Ni(OH)2 有关该电池的说法正确的是
A.充电时阳极反应:Ni(OH)2 -e— + OH- == NiOOH + H2O B.充电过程是化学能转化为电能的过程 C.放电时负极四周溶液的碱性不变
D.放电时电解质溶液中的OH-向正极移动 【答案】A
【解析】由充电时方程式中的Cd和Ni的化合价的变化可知,Ni(OH)2作阳极,电解质溶液为KOH溶液,
所以阳极电极反应式为:Ni(OH)2-e- +OH-===NiOOH+H2O;Cd(OH)2作阴极,Cd(OH)2+2e-===Cd+2OH-
;
充电的过程是将电能转化为化学能,放电时,Cd作负极,Cd-2e-+2OH-===Cd(OH)2,Cd四周的c(OH-
)下降,OH-
向负极移动。
类型五:燃料电池
【高清课堂:399158 例1】
例6.某固体酸燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递H+,其基本结构见下图,电池总反应可表示为:
2H2+O2=2H2O,下列有关说法正确的是 A.电子通过外电路从b极流向a极 B.b极上的电极反应式为:
O2+2H2O+4e-=4OH-
C.每转移0.1 mol电子,消耗1.12 L的H2
D.H+
由a极通过固体酸电解质传递到b极 【答案】D
【解析】该氢氧燃料电池的a极通入H2,故为负极,b极通入O2,为正极。这样电子通过外电路应由a极流向b极,故A选项错误;酸性电解质存在下,B选项中b极上的电极反应为O2+4e-+4H+=2H2O ;C选项没有说明是标准状况下;D选项是正确的,H2在a极失电子变成H+,由固体酸电解质传递至b极。 举一反三:
【变式1】用二根铂丝作电极插入KOH溶液中,分别向两极通入甲烷和氧气,可作为一种燃料电池的模拟装
置。试推断下列说法正确的是 ( ) A.通氧气的铂极为负极 B.此电池反应为CH4+2O2 = CO2+2H2O C.此电池放电时,KOH浓度减小 D.此电池放电时,KOH浓度不变
【答案】C
【变式2】有人设计出利用CH4和O2反应,用铂电极在KOH溶液中构成原电池。电池的总反应类似于CH4在O2中燃烧的反应,则下列说法中正确的是( )
①每消耗l mol CH4可以向外电路供应8 mol e-
②负极上CH4失去电子,电极反应式为CH4+10OH--8e-==CO32-
+7H2O
③负极上O2获得电子,电极反应式为O2+2H2O+4e-==4OH-
④电池放电时,溶液pH不断上升
A.①② B.①③ C.①④ D.③④ 【答案】A 【解析】CH4在铂电极上发生类似于CH4在O2中燃烧的反应,即CH4→CO2,严格地讲生成的CO2还与KOH
溶液反应生成K2CO3,化合价上升,失去电子,作电池的负极,电极反应式为CH4+10OH--8e-==CO32-
+7H2O,
1 mol CH4参与反应有8 mol e-发生转移,O2在正极上发生反应,获得电子,电极反应式为O2+2H2O+4e-
==4OH-。虽然正极产生OH-,负极消耗OH-
,但从总反应CH4+2O2+2KOH==K2CO3+3H2O可看出反应消耗了KOH,所以电池放电时溶液的pH不断下降,故①②正确,③④错误。
【变式3】一种燃料电池中发生的化学反应为:在酸性溶液中甲醇与氧作用生成水和二氧化碳。该电池负极发生的反应是( )
A.CH3OH (g) —2e―
+O2 (g)==H2O (l)+CO2 (g)+2H+(aq)
B.O2 (g)+4H+(aq)+4e―
==2H2O (l)
C.CH3OH (g)+H2O (l) —6e―
==CO2 (g)+6H+(aq)
D.O2 (g)+2H2O (l)+4e―==4OH―
【答案】C
【解析】甲醇燃料电池是甲醇在负极发生氧化反应,氧气在正极发生还原反应,故B、D错误;A项不是电极反应式。
类型六:其它电池
【高清课堂:399158 例3】
例7.某燃料电池所用的原料为H2和空气(含肯定量的CO2),电解质为熔融的K2CO3。电池的总反应为:
2H2+O2=2H2O,负极反应为:H2+CO32--2e-
= H2O+CO2。下列说法中正确的是
A.正极反应为:4OH-+4e-
=2H2O+O2↑
B.电池放电时,电解质中CO32-的物质的量将减小
C.放电时,电解质中CO32-
向负极移动
D.电池工作时,电子从正极经外电路流向负极 【答案】C
【解析】A项中正极反应应为:O2+4e-+2 CO2=2CO32-
,B项中CO32-的物质的量应不变,D项中电池工作时,电子应从负极经外电路流向正极。
【总结升华】要留意电解质为熔融的K2CO3而不是水溶液。 举一反三:
【变式1】熔融碳酸盐燃料电池是以熔融的碳酸盐为电解质的燃料电池,其工作原理如下图所示:
电极a 负载
e-
e- 电极
A 熔融盐Z
B X Y
Y
Y
(1)电极b是该燃料电池的(填“正”或“负”)________极。
(2)若以氢气为燃料,则A是(填化学式) ,Y是(填化学式) ;
CO32-
的移动方向是移向(填“电极a”或“电极b”) ;电极b的电极反应是 。
【答案】(1)正 (2)H2 CO2 电极a O2 +4e-+2CO2=2CO32-
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