電解質溶液中粒子的定向運動問題探析

劉 宇

(四川省瀘縣二中 646106)

電池的內電路由電解質或者熔融電解質充當，在放電過程中，電解質體系中由于粒子在電極上放電，導致電極區域的離子濃度發生變化，為平衡區域電荷守恒，電解質溶液中的粒子通過定向運動解決問題.

一、粒子運動的定性分析

例1 一種新型燃料電池，一極通入空氣，另一極通入丁烷氣體；電解質是摻雜氧化釔(Y2O3)的氧化鋯(ZrO2)晶體，在熔融狀態下能傳導O2-.下列對該燃料電池說法正確的是( ).

A．在熔融電解質中，O2-由負極移向正極

B．電池的總反應是：2C4H10+13O2→8CO2+10H2O

C．通入空氣的一極是正極，電極反應為：O2+2H2O+4e-=4OH-

D．通入丁烷的一極是負極，電極反應為：C4H10+13O2-+26e-=4CO2+5H2O

答案 B

例2 堿性硼化釩(VB2)一空氣電池工作時反應為：4VB2+11O2=4B2O3+2V2O5.用該電池為電源，選用情性電極電解硫酸銅溶液，實驗裝置如圖1所示.下列說法正確的是( ).

圖1

A．VB2電極的電極反應式為：

B．外電路中電子由c電極流向VB2電極

C．電解過程中SO42-向b電極移動

D．電解過程中，b電極表面有紅色物質析出

答案 C

方法技巧電極反應也屬于化學反應，因此在書寫時需要關注電解質溶液環境，本題原電池電解質溶液為堿性，因此生成的H+還能發生后續反應被消耗；電極反應過程會使電解質溶液區域電荷不守恒導致粒子的定向運動，但粒子運動不是為了在電極放電.

例3 據報道，以硼氫化合物NaBH4(硼元素的化合價為+3價)和H2O2作原料的燃料電池，負極材料采用Pt/C，正極材料采用MnO2，可用作空軍通信衛星電源，其工作原理如圖2所示.下列說法正確的是( ).

圖2

A．電池放電時……