Question

化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。

(1)锌锰干电池是应用最普遍的电池之一，如图为锌锰干电池的构造示意图，锌锰干电池的负极材料是________(填物质名称)，负极发生的电极反应为_____________。若反应消耗32.5 g负极材料，则电池中转移电子的数目为________。

(2)目前常用的镍镉(Ni-Cd)可充电电池的总反应式可表示为Cd+2NiO(OH)2Ni(OH)₂+Cd(OH)₂，已知Ni(OH)₂和Cd(OH)₂均难溶于水，但能溶于酸，以下说法正确的是________(填序号)。

①该电池可以在酸性条件下进行充、放电 

②该电池放电时，负极的电极反应式为Cd-2e^-+2OH^-=Cd(OH)₂

③该电池放电时，Cd极的质量减少

④该电池放电时，化学能转变为电能

(3)如图为氢氧燃料电池的构造示意图，电解质溶液是KOH溶液。则X极为电池的________(填“正”或“负”)极，X极的电极反应式为_________。

Answer

锌 Zn-2e-=Zn2+ 6.02×1023 ②④ 负 H2-2e-+2OH-=2H2O

【解析】

(1)负极上锌失电子发生氧化反应；先计算Zn的物质的量，然后根据Zn是+2价的金属计算Zn转移电子的物质的量；

(2)该电池放电时为原电池，充电时为电解池，放电时能自发进行，充电时需要外加电源；

(3)燃料电池中，通入燃料的电极是负极、通入氧化剂的电极为正极，该燃料电池中，Y电极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子。

(1)负极发生氧化反应，锌失去电子，电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，32.5g锌的物质的量为n(Zn)==0.5 mol，而1 molZn反应失去2 mol电子，所以32.5 g锌参与反应时转移电子的物质的量为1 mol，转移的电子数目约为6.02×1023；

(2)①根据电池反应原理可知，因为该电池在碱性条件下进行充、放电，①错误；

②因为电池在放电时，负极Cd失去电子，产生的Cd2+与OH-结合形成Cd(OH)2，电极反应式为：Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2，②正确；

③该电池放电时，Cd电极失去电子，发生氧化反应，电极反应式为：Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2，可见Cd电极的质量会增加，③错误；

④该电池放电时，是将化学能转化为电能，④正确；

故合理选项是②④；

(3)该燃料电池中，通入氢气的电极X为负极，由于电解质为KOH碱性环境，所以负极X上H2失去电子产生的H+与OH-结合形成H2O，故负极X的电极反应式为H2-2e-+2OH-=2H2O。