Question

17．電化學(xué)在化學(xué)工業(yè)有著廣泛的應(yīng)用，
（1）工業(yè)冶煉鋁的化學(xué)方程式是2Al₂O₃（熔融）$\frac{\underline{\;\;\;電解\;\;\;}}{冰晶石}$4Al+3O₂↑；
（2）工業(yè)級氫氧化鉀的溶液中含有某些含氧酸根雜質(zhì)，可用離子交換法膜法電解提純．電解槽內(nèi)裝有陽離子交換膜（只允許陽離子通過），其工作原理如圖1所示．

①該電解槽的陽極反應(yīng)式是4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
②除去雜質(zhì)后的氫氧化鉀溶液從液體出口B（填寫“A”或“B”）導(dǎo)出．
（3）甲醇燃料電池由于其結(jié)構(gòu)簡單、能量轉(zhuǎn)化率高、對環(huán)境無污染、可作為常規(guī)能源的替代品而越來越受到關(guān)注．其工作原理如圖2，質(zhì)子交換膜左右兩側(cè)的溶液均為1L 1.5mol/L H₂SO₄溶液．
①通入氣體a的電極是電池的負(fù)（填“正”或“負(fù)”）極，其電極反應(yīng)式為CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺；
②當(dāng)電池中有2mol e^-發(fā)生轉(zhuǎn)移時，左右兩側(cè)溶液的質(zhì)量差值為24g．

Answer 1

分析 （1）電解氧化鋁冶煉Al；
（2）①該電解槽的陽極上氫氧根離子失去電子；
②陽離子向陰極移動，B為除去雜質(zhì)的KOH；
（3）甲醇燃料電池，電解質(zhì)為酸，由氫離子向正極移動可知，a為負(fù)極，甲醇失去電子；結(jié)合電極反應(yīng)及轉(zhuǎn)移電子計算．

解答 解：（1）工業(yè)冶煉鋁的化學(xué)方程式是2Al₂O₃（熔融）$\frac{\underline{\;\;\;電解\;\;\;}}{冰晶石}$4Al+3O₂↑，故答案為：2Al₂O₃（熔融）$\frac{\underline{\;\;\;電解\;\;\;}}{冰晶石}$4Al+3O₂↑；
（2）①該電解槽的陽極反應(yīng)式是4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，故答案為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
②陽離子向陰極移動，B為除去雜質(zhì)的KOH，則除去雜質(zhì)后的氫氧化鉀溶液從液體出口B導(dǎo)出，故答案為：B；
（3）①根據(jù)圖知，交換膜是質(zhì)子交換膜，則電解質(zhì)溶液呈酸性，根據(jù)氫離子移動方向知，通入a的電極為負(fù)極、通入b的電極為正極，負(fù)極上甲醇失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，負(fù)極反應(yīng)式為 CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O，
故答案為：負(fù)；CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺；
②負(fù)極反應(yīng)式為CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺，當(dāng)轉(zhuǎn)移2mol電子時，左側(cè)質(zhì)量減輕$\frac{1}{6}$×2×（44-32）g=4g，還要有2molH⁺通過質(zhì)子交換膜進(jìn)入右側(cè)，質(zhì)量減少2g，正極反應(yīng)式為O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O，右側(cè)質(zhì)量增加32g×$\frac{1}{4}$×2=16g，加上轉(zhuǎn)移過來的2gH⁺，因此左右兩側(cè)溶液的質(zhì)量之差為16g+2g+4g+2g=24g，
故答案為：24．

點評 本題考查電化學(xué)，為高頻考點，把握電解池與原電池的工作原理、電極反應(yīng)為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與應(yīng)用能力的考查，注意（3）中計算為解答的難點，題目難度不大．