我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na-CO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液,钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料,电池的总反应为:3CO2+4Na2Na2CO3+C。下列说法错误的是( )
A.放电时,ClO4-向负极移动
B.充电时释放CO2,放电时吸收CO2
C.放电时,正极反应为:3CO2+4e-=2CO32-+C
D.充电时,正极反应为:Na++e-=Na
D
【分析】
原电池中负极发生失去电子的氧化反应,正极发生得到电子的还原反应,阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,充电可以看作是放电的逆反应,据此解答。
【详解】
A. 放电时是原电池,阴离子ClO4-向负极移动,A正确;
B. 电池的总反应为3CO2+4Na2Na2CO3+C,因此充电时释放CO2,放电时吸收CO2,B正确;
C. 放电时是原电池,正极是二氧化碳得到电子转化为碳,反应为:3CO2+4e−=2CO32-+C,C正确;
D. 充电时是电解,正极与电源的正极相连,作阳极,发生失去电子的氧化反应,反应为2CO32-+C-4e−=3CO2,D错误。答案选D。
【点睛】
本题以我国科学家发表在化学顶级刊物上的“一种室温下可呼吸的钠、二氧化碳二次电池”为载体考查了原电池和电解池的工作原理,掌握原电池和电解池的工作原理是解答的关键,注意充电与放电关系的理解。本题很好的弘扬了社会主义核心价值观个人层面的爱国精神,落实了立德树人的教育根本任务。
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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