氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。下图为电池示意图,该电池电极表面镀一层细小的铂粉,附气体的能力强,性质稳定,请回答:
(1)氢氧燃料电池的能量转化主要形式是 ,在导线中电子流动方向为
(用a、b表示) 。(2)负极反应式为 。
(3)该电池工作时,H2和O2连续由外部供给,电池可连续不断提供电能。因此,大量安全储氢是关键技术之一,金属锂是一种重要的储氢材料,吸氢和放氢原理如下:
Ⅰ.2Li+H22LiH
Ⅱ.LiH+H2O==LiOH+H2↑
①反应Ⅰ中的还原剂是 ,反应Ⅱ中的氧化剂是 。
②已知LiH固体密度为 0.82g/cm3。用锂吸收 224L(标准状况)H2,生成的LiH体积与被吸收的H2体积比为 。
③由②生成的LiH与H2O作用放出的H2用作电池燃料,若能量转化率为80%,则导线中通过电子的物质的量为 。
化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。
(1)目前常用的镍镉(Ni—Cd)电池,其电池总反应可以表示为:
Cd+2NiO(OH)+2H2O2Ni(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________(填字母序号)。
①以上反应是可逆反应 ②以上反应不是可逆反应 ③充电时化学能转变为电能 ④放电时化学能转变为电能
A.①③ | B.②④ |
C.①④ | D.②③ |
(2)废弃的镍镉电池已成为重要的环境污染物,有资料表明,一节废镍镉电池可以使1 m2面积的耕地失去使用价值。在酸性土壤中这种污染尤为严重,这是因为______________________。
(3)另一种常用的电池锂电池(锂是一种碱金属元素,其相对原子质量为7),由于它的比容量(单位质量电极材料所能转换的电能)特别大而广泛应用于心脏起搏器,一般使用时间可长达十年,它的负极由金属锂制成,电池总反应可表示为Li+MnO2=LiMnO2。
试回答:锂电池比容量特别大的原因是___________________________。
锂电池中的电解质溶液需用非水溶液配制,为什么这种电池不能使用电解质的水溶液?请用化学方程式表示其原因:___________________________________________________。
为了探究原电池的工作原理,某化学学习小组设计了一组实验,其装置如下图:
回答下列问题:
(1)根据原电池原理填写下表:
装置序号 |
正极 |
负极反应式 |
阳离子移动方向 |
甲 |
|||
乙 |
|||
丙 |
|||
丁 |
|||
戊 |
(2)电极类型除与电极材料的性质有关外,还与________有关。
(3)根据上述电池分析,负极材料是否一定参加电极反应?_____
(填“是”“否”或“不一定”),请举例说明:__________________________________________。
(4)指出下列电池的放电过程中,电解质溶液酸碱性的变化:甲_______,丙_______,戊_______。(填酸性或碱性增强或减弱)
利用生活中或实验室中常用的物品,根据氧化还原反应知识和电学知识,自己动手设计一个原电池。请填写下列空白:
(1)实验原理:Fe+2H+=Fe2++H2↑。
(2)实验用品:电极________、________、稀硫酸、________(填写所缺的实验用品)、耳机(或者电流计)。
(3)实验装置:
(4)原电池设计及注意的问题。
①按如图所示连接好实验仪器,注意观察(耳朵听)耳机是否有声音发出,如果没有,可将原电池的两个电极中的一极接触耳机插头上的一极(注意:接触的同时耳机的另一个极是连接在原电池的另一个电极上的),这时可以听见耳机发出“嚓嚓嚓”声音。其原因是:在原电池中,由化学能转化为________。
②如果将装置中的耳机改为电流计,则铁钉应该接电流计的______
极,电极反应是________________;另一极应该接电流计的________极,电极发生了________反应(“氧化”或“还原”)。
有甲、乙两位同学均想利用原电池反应检测金属的活动性顺序,两人均用镁片和铝片作电极,但甲同学将电极放入6 mol·L-1的H2SO4溶液中,乙同学将电极放入6 mol·L-1的NaOH溶液中,如图所示。
(1)写出甲中正极的电极反应式_____________________________。
(2)乙中负极为________,总反应的离子方程式:
______________________________________________________。
(3)如果甲与乙同学均认为“构成原电池的电极材料如果都是金属,则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼”,则甲会判断出________活动性更强,而乙会判断出________活动性更强。(填写元素符号)
(4)由此实验得出的下列结论中,正确的有________。
A.利用原电池反应判断金属活动性顺序时应注意选择合适的介质 |
B.镁的金属性不一定比铝的金属性强 |
C.该实验说明金属活动性顺序表已过时,没有实用价值了 |
D.该实验说明化学研究对象复杂、反应受条件影响较大,因此应具体问题具体分析 |
【实验目的】利用所学知识,设计电池装置。
【实验用品】电极:镁条、铜片、铁片等。
【电解质】果汁(橙汁、苹果汁、柠檬汁等)。
【其他】导线、金属夹、发光二极管、500 mL烧杯。
【实验方案】①Cu—Mg原电池,电解质溶液为橙汁;
②Cu—Fe原电池,电解质溶液为苹果汁;
③Fe—Mg原电池,电解质溶液为柠檬汁。
【实验操作】用导线分别将三种方案中的金属片连接到金属夹上,分别将金属片两两插入到盛有果汁的三个500 mL的烧杯中,用发光二极管两端分别接触三种方案中金属活动性不同的金属夹。观察现象,连接方式如图所示。
【实验现象】三种方案中发光二极管均发光。
【实验结论】原电池把化学能转变为电能。
回答问题:
(1)连接装置时活泼金属接二极管的________极上,较不活泼金属接二极管的________极上。
(2)在方案①②中铜作电极情况__________________________。
(3)在方案①③中镁作电极情况__________________________。
(4)在方案②③中铁作电极情况__________________________。
(5)在方案③中负极反应为______,正极反应为________,总方程式为__________________________________________________________。