Question

【題目】化學電源在生產生活中有著廣泛的應用，請回答下列問題：

（1）電動汽車上用的鉛蓄電池是以一組充滿海綿狀態銅的鉛板和另一組結構相似的充滿二氧化鉛的鉛板組成，用H2SO4作電解液。放電時總反應為：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O。

①寫出放電時負極的電極反應式：__。

②鉛蓄電池放電時，溶液的pH將_（填增大、減小或不變）；當外電路上有0.5mol電子通過時，溶液中消耗H2SO4的物質的量為__。

（2）氫氧燃料電池是符合綠色化學理念的新型發電裝置。如圖為電池示意圖，該電池電極表面鍍一層細小的鉑粉，鉑吸附氣體的能力強，性質穩定。其正極反應方程式為___；若將負極材料改為CH4，寫出其負極反應方程式__。

（3）法國格勒諾布爾(Grenoble)約瑟夫﹒傅立葉大學的研究小組發明了第一塊可植入人體為人造器官提供電能的葡萄糖生物燃料電池，其基本原理是葡萄糖和氧氣在人體中酶(蛋白質)的作用下發生反應：C6H12O6+6O26CO2+6H2O(酸性環境)。下列有關該電池的說法正確的是__。

A．該生物燃料電池不能在高溫下工作

B．該電池負極的電極反應式為：C6H12O6+6H2O-24e-=6CO2↑+24H＋

C．消耗1mol氧氣時轉移4mol電子，H+向負極移動

D．提高葡萄糖生物燃料電池的效率，可使其在將來為更多可植入醫療設備提供電能

（4）1958年世界上第一個心臟起搏器在瑞典植入人體成功，使用壽命長達10年之久。這種能源起搏器中安裝壽命最長、可靠性最高的鋰—碳電池，這種電池容量大，電壓穩定，能在-56.7～71.1℃溫度范圍內正常工作。現已在火箭、移動電話、筆記本電腦中廣泛使用。它采用鋰和石墨作電極，四氯化鋁鋰(LiAlCl4)溶解在亞硫酰氯中(SOCl2)組成電解質溶液。電池總反應為：8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S，此電池中___作正極，負極的電極反應為__。

Answer 1

【答案】Pb-2e-+SO42－=PbSO4 增大 0.5mol O2+4e-+2H2O=4OH- CH4-8e-+10OH-=CO32－+7H2O ABD 石墨 Li-e-=Li+

【解析】

(1) ①鉛蓄電池中，負極是鉛，失電子發生氧化反應，電極反應式：Pb+SO42－-2e- =PbSO4；

②總反應Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，放電時，消耗硫酸，溶液pH增大；反應轉移2mol電子，消耗硫酸2mol，當外電路上有0.5mol電子通過時，溶液中消耗H2SO4的物質的量為0.5mol；

(2) 氫氧燃料電池，正極反應為O2在堿性介質中的反應，電極反應式為：O2+4e-+2H2O=4OH-；CH4做負極反應時，在堿性介質中生成CO32－，電極反應式為：CH4-8e-+10OH－= CO32－+7H2O；

(3)A．酶是一種蛋白質，在高溫下會變性，失去生理活性，所以該生物燃料電池不可以在高溫下工作，A正確；
B．葡萄糖生物燃料電池中葡萄糖在負極反應失電子生成二氧化碳，其電極反應式為：C6H12O6+6H2O-24e-=6CO2+24H+，B正確；
C．氧氣在正極得電子，其電極方程式為：O2+4e-+4H+=2H2O，消耗1mol氧氣則轉移4mol e-，在溶液中陽離子向正極移動，所以H+會向正極移動，C錯誤；
D．提高葡萄糖生物燃料電池的效率，能提高葡萄糖的能量利用率，向外提高較多的電量，D正確。
正確的有ABD；

(4) 由電池總反應為：8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S，SOCl2得到電子，化合價降低，正極材料為石墨；Li失去電子，化合價升高，做負極，負極的電極反應式為：Li-e-=Li+。