Question

电池在生产和生活中应用极其广泛，根据电化学原理回答下列问题。

(1)微型纽扣电池总反应为，电解质溶液为KOH溶液，则负极材料为______，正极的电极反应式为______。

(2)甲醇(CH₃OH)燃料电池为绿色化学电源，以NaOH溶液为电解质溶液时，负极的电极反应式为______，该电池工作时，外电路每流过1×10³mole^-，消耗标准状况下的O₂______m³。

(3)ClO₂是高效无毒的灭菌剂，目前已开发出用电解法制取ClO₂的新工艺，简易装置如图所示：

若用上述甲醇燃料电池进行电解，则甲醇燃料电池的负极应连接该装置的______电极(填字母)，阳极产生ClO₂的电极反应式为______。

Answer

Zn Ag2O＋2e－＋H2O=2Ag＋2OH－ CH3OH＋8OH－－6e－=＋6H2O 5.6 b Cl－-5e－＋2H2O=ClO2＋4H+

【解析】

(1)根据微型纽扣电池总反应中元素化合价的变化分析；

(2)燃料电池中，通入燃料的一极为负极，通入氧气的一极为正极，根据电极反应计算；

(3)电解池中阳离子向阴极移动，根据图示中钠离子的移动方向判断电解池阴阳极，电解池的阴极与电源负极相连，电解池的阳极与电源的正极相连；结合图示，书写电极反应。

(1)根据微型纽扣电池总反应，锌失去电子，发生氧化反应，则锌为负极，氧化银为正极，电解质溶液为KOH溶液，正极得到电子发生还原反应，电极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O=2Ag＋2OH－；

(2)甲醇燃料电池，通入甲醇的一极为负极，通入氧气的一极为正极，电解质溶液呈碱性，负极上甲醇失电子生成碳酸根，则负极的电极方程式为CH3OH＋8OH－-6e－=＋6H2O；该电池中正极上是氧气发生得电子的还原反应，其电极反应为：O2+2H2O+4e−=4OH−，则外电路每流过1×103mole-，消耗氧气为2.5×102mol，所以氧气的体积为2.5×102mol×22.4L/mol=5600L=5.6m3；

(3)电解池中阳离子向阴极移动，由装置图中钠离子移动方向可知，电解池的a电极为阳极、b电极为阴极，阴极与外加电源的负极相接，即甲烷燃料电池的负极应该接该装置的b电极，氯离子在阳极放电生成ClO2，根据电子守恒和电荷守恒写出阳极的电极反应式为Cl－-5e－＋2H2O=ClO2＋4H+。