(3)这种电池的输出电压为1.2V,用它使标有"1.2V 1.5W"的小灯泡发光1h,需要消耗标准状态下的 H2多少升?
解析:(1)a中的 H2失去电子被氧化,是负极;b中的 O2得到电子被还原,是正极.两电极的反应分别是:
(2)由方程式: 2H2(g)+O2(g)=2H2O(1);=-572kJ/mol可知,发生350g液态水放出的热量为:
kJ.
这过程中产生的电能是1度,即 kJ,因此能量转化率为: .
(3)1.5W灯泡连续发光1h,消耗的电能: ,
产生这些电能需要消耗化学能: .
这过程中消耗标准状态下的氢气的体积: L.
【例4】1991年我国首创以铝-空气-海水电池作为能源的新型海水标志灯,以海水为电解质,靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流,只要把灯放入海水中数分钟,就会发出耀眼的白光,其总反应方程式为:4Al + 3O2 + 6H2O = 4Al(OH)3,则该电源的负极材料为 ,正极材料为 ,负极反应
正极反应 。
解析:Al 、O2(空气)之间的氧化还原反应为:4Al + 3O2 = Al2O3.将该反应与原电池原理、铝的导电性等知识进行综合分析可知,铝既是负极产物,又是反应材料,O2是正极反应物,正极材料应该选择还原性比铝弱的导电性强的材料,如石墨等
铝、O2的氧化反应、还原反应分别为:Al - 3e- = Al3+,O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-
答案:铝 石墨 负极反应:Al - 3e- = Al3+,O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-
【例5】(2005年江苏高考化学题)高铁电池是一种新型可充电电池,与普通高能电池相比,该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为:3Zn+2K2FeO4+8H2O 3Zn(OH)2 + 2Fe(OH)3 + 4KOH,下列叙述不正确的是
A.放电时负极反应为:Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2
B.充电时阳极反应为:Fe(OH)3 -3e-+ 5OH-=FeO42-+ 4H2O
C.放电时每转移3mol电子,正极有1molK2FeO4被氧化
D.放电时正极附近溶液的碱性增强
解析:高铁电池放电(原电池)时的负极反应为3Zn+6OH--6e-=3Zn(OH)2,正极反应为2FeO42-+8H2O+6e-==2Fe(OH)3+10OH-;充电(电解池)时的阴极反应为3Zn(OH)2+6e-==3Zn+6OH-,阳极反应为2Fe(OH)3+10OH--6e-==2FeO42-+8H2O。从而不难分析出答案为C。
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