Question

人们应用原电池原理制作了多种电池以满足不同的需要。电池发挥着越来越重要的作用，如在宇宙飞船、人造卫星、电脑、照相机等，都离不开各式各样的电池，同时废弃的电池随便丢弃也会对环境造成污染。请根据题中提供的信息，回答下列问题：

(1)研究人员最近发明了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量的差别进行发电，在海水中电池反应可表示为：5MnO₂+2Ag+2NaCl===Na₂Mn₅O₁₀+2AgCl

①该电池的负极反应式是____________；

②在电池中，Na⁺不断移动到“水”电池的________极(填“正”或“负”)；

③外电路每通过4 mol电子时，生成Na₂Mn₅O₁₀的物质的量是________；

(2)中国科学院应用化学研究所在甲醇(CH₃OH是一种可燃物)燃料电池技术方面获得新突破。甲醇燃料电池的工作原理如图所示。

①该电池工作时，b口通入的物质为_________；

②该电池负极的电极反应式_________；

③工作一段时间后，当6.4 g甲醇完全反应生成CO₂时，有________个电子转移。

(3)Ag₂O₂是银锌碱性电池的正极活性物质，当银锌碱性电池的电解质溶液为KOH溶液，电池放电时正极的Ag₂O₂转化为Ag，负极的Zn转化为K₂Zn(OH)₄，写出该电池反应方程式：_________；

Answer

Ag+Cl--e-=AgCl 正 2 mol CH3OH CH3OH-6e-+H2O===CO2＋6H+ 1.2NA Ag2O2+2Zn+4KOH+2H2O===2K2Zn(OH)4+2Ag

【解析】

根据电池总反应，判断元素的化合价升降，由负极上失电子发生氧化反应，写出电极反应；根据原电池中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动判断；根据Na2Mn5O10和转移电子之间的关系式计算转移电子的物质的量；根据题图中氢离子移动方向判断正负极，在负极上通入燃料；根据负极上燃料失电子发生氧化反应，写出电极反应；根据甲醇和转移电子之间的关系式计算转移电子的个数；根据题目中给出的正负极的信息，写出总的电池反应方程式。

（1）①根据电池总反应：5MnO2+2Ag+2NaCl=Na2Mn5O10+2AgCl可知，Ag元素的化合价由0价失电子升高到+1价，发生氧化反应，Ag应为原电池的负极，负极发生反应的电极方程式为：Ag+Cl--e-=AgCl；答案为Ag+Cl--e-=AgCl。

②在原电池中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，所以钠离子向正极移动；答案为正。

③根据方程式中5molMnO2生成1molNa2Mn5O10，化合价共降低了2价，所以每生成1molNa2Mn5O10转移2mol电子，则外电路每通过4mol电子时，生成Na2Mn5O10的物质的量是2mol；答案为2mol。

（2）①据氢离子移动方向知，阳离子向正极移动，则右侧电极为正极，左侧电极为负极，负极上通入燃料甲醇；答案为CH3OH。

②正极上氧气得电子和氢离子反应生成水，电极反应式为：O2+4H++4e-=2H2O，负极上甲醇失电子和水反应生成二氧化碳和氢离子，电极反应式为CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+；答案为CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+。

③根据CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+反应知，消耗1mol甲醇要转移6mol电子，当6.4g甲醇完全反应生成CO2时，转移电子的物质的量n═=1.2mol，则转移电子个数为1.2NA；答案为1.2NA。

（3）电池放电时正极的Ag2O2转化为Ag，负极的Zn转化为K2Zn(OH)4，正极电极反应式为Ag2O2+4e-+2H2O═2Ag+4OH-，负极电极反应式为2Zn-4e-+8OH-═2Zn(OH)42-，反应还应有KOH参加，反应的总方程式为：Ag2O2+2Zn+4KOH+2H2O═2K2Zn(OH)4+2Ag；答案为：Ag2O2+2Zn+4KOH+2H2O═2K2Zn(OH)4+2Ag。