《2025年赢在微点化学》

【进阶3】火星大气中含有大量CO₂，一种有CO₂参加反应的新型全固态电池有望为火星探测器供电。该电池以金属钠为负极，碳纳米管为正极，放电时　(　　)
A.负极上发生还原反应
B.CO₂在正极上得电子
C.阳离子由正极移向负极
D.将电能转化为化学能

答案： B　解析　放电时负极上Na失去电子发生氧化反应，A项错误；放电时正极为CO₂得到电子发生还原反应，B项正确；放电时阳离子移向正极，C项错误；放电时装置为原电池，能量转化形式为化学能转化为电能，D项错误。

【进阶4】如某甲醇燃料电池的工作原理如图所示，质子交换膜(只有质子能够通过)左右两侧的溶液均为1 L 2 mol·L⁻¹ H₂SO₄溶液。当电池中有1 mol电子发生转移时，左右两侧溶液的质量差为______g(假设反应物耗尽，忽略气体的溶解)。

答案： 答案　12
解析　根据电极反应式，结合电子守恒法和差量法进行计算。通入甲醇的一极为负极，电极反应式为
CH₃OH - 6e⁻ + H₂O == CO₂↑ + 6H⁺ Δm
6 mol　　　　　　　　　　　　44 g - 32 g = 12 g
1 mol　　　　　　　　　　　　2 g
通入氧气的一极为正极，电极反应式为
O₂ + 4e⁻ + 4H⁺ == 2H₂O Δm
4 mol　　　　　　　　32 g
1 mol　　　　　　　　8 g
1 mol电子发生转移时，左侧还有1 mol H⁺穿过质子交换膜进入右侧，即左侧减少1 g H⁺，右侧增加了1 g H⁺，故Δm左(减少)=3 g，Δm右(增加)=9 g。两侧溶液的质量差为Δm右(增加)+Δm左(减少)=9 g + 3 g = 12 g。

【进阶5】维持电流为0.5 A，酸性锌锰电池持续工作五分钟，理论上消耗锌______g(结果保留1位有效数字，已知F = 96 500 C·mol⁻¹)。

答案： 答案　0.05
解析　Q = It = 0.5 A×5×60 s = 150 C，转移电子的物质的量n(e⁻)=Q/F = 150 C / 96500 C·mol⁻¹ ≈ 1.554×10⁻³ mol，消耗Zn的质量为(1.554×10⁻³ mol / 2)×65 g·mol⁻¹ ≈ 0.05 g。