分离出合成气中的H2,用于氢氧燃料电池。如图为电池示意图。
(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和箭头表示)。
(2)正极反应的电极反应方程式为___。
(3)当电池工作时,在KOH溶液中阴离子向___移动(填正极或负极)。
化学能转化为电能 a→b O2+4e-+2H2O=4OH- 负极
【分析】
燃料电池的工作原理属于原电池原理,是化学能转化为电能的装置,原电池中,电流从正极流向负极,电子流向和电流流向相反;燃料电池中,通入燃料的电极是负极,通氧气的电极是正极,正极上是氧气发生得电子的还原反应。
【详解】
(1) 该题目中,氢氧燃料电池的工作原理属于原电池原理,是将化学能转化为电能的装置,在原电池中,电流从正极流向负极,而通入燃料氢气的电极是负极,通氧气的电极是正极,所以电子从a移动到b;
(2)燃料电池中,通入燃料氢气的电极是负极,通氧气的电极是正极,正极上的电极反应为:
O2+ 2H2O+4e-=4OH-,故答案为: O2+2H2O+4e-=4OH-;
(3)根据离子间的阴阳相吸,当电池工作时,负极产生氢离子(阳离子),所以在KOH溶液中阴离子向负极移动。
【点睛】
燃料电池中,通入燃料的电极是负极,通氧气的电极是正极。
电源:
化学电源化学电源是能够实际应用的原电池,化学电池是将化学能转变成电能的装置,它包括一次电池、二次电池和燃料电池等几大类。
一次电池:
(1)普通锌锰干电池构造简单,价格便宜,但放电时间短,放电后电压下降较快。
负极: Zn-2e- === Zn2+
正极: 2NH4 + + 2e- +2MnO2 ===Mn2O3 +2NH3 + H2O
总反应式: Zn+2NH4++2MnO2===Mn2O3+2NH3 +Zn2+ +H2O
(2)碱性锌锰电池比普通锌锰干电池性能优越,比能量和可储存时间均有提高,适用于大电流和连续放电。负极是Zn,正极是MnO2,电解质是KOH。
负极:Zn-2e-+ 2OH- === Zn(OH)2
正极: 2MnO2 +2e- +2H2O === 2MnOOH+2OH
总反应式: Zn + 2MnO2+2H2O === 2MnOOH + Zn(OH)2
(3)锂电池
用金属锂作负极,石墨作止极,电解质溶液由四氯化铝锂 (LiAlCl4) 溶解在亚硫酰氯( SOCl2)组成。
负极: 8Li-8e- === 8Li+
正极: 3SOCl2 +8e-=== SO32- +2S + 6Cl-
总反应式: 8Li +3SOCl2=== 6LiCl +Li2SO3 +2S
(4)锌银电池
负极是Zn,正极是, Ag2O,电解质是KOH。
负极: Zn -2c- +2OH- === Zn (OH)2
正极: Ag2O +2e- +H2O === 2Ag +2OH-
总反应式: Zn +Ag2O +H2O === 2Ag + Zn(OH)2
这种电池比能量大,电压稳定,储存时间长,适宜小电流连续放电,常制成纽扣式微型电池,广泛用于电子手表、照相机、计算器和其他微型电子仪器。
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