Question

【題目】甲醇是一種重要的化工原料，在化工領域有廣泛應用。

（1）甲醇燃料電池由于結構簡單、能量轉(zhuǎn)化率高、對環(huán)境天污染，可作為常規(guī)能源的替代品而越來越受到關注。其工作原理如如圖所示：

①該電池正極的電極反應為___，放電過程中負極區(qū)域溶液的pH值___(填“變大”或“變小”或“不變”）。

②該電池總反應的化學方程式為___。

（2）二氧化氯（ClO2）為一種黃綠色氣體，是國際上公認的高校、光譜、安全的殺菌消毒劑。目前已開發(fā)出用電解法制取ClO2的新工藝。

①如圖中用石墨作電極，在一定條件下電解飽和食鹽水制取ClO2。則陽極產(chǎn)生ClO2的電極反應式為____。

②電解一段時間，當陰極產(chǎn)生的氣體體積為112mL(標準狀況）時，停止電解。通過陽離子交換膜的陽離子的物質(zhì)的量為___mol。

（3）英國《自然》雜志近期報道了一種新型鋁離子電池，以金屬鋁和石墨為電極，用A1Cl4-和有機陽離子構成電解質(zhì)溶液，其放電工作原理如圖所示。

①電池放電時負極的電極反應式為___。

②充電時有機陽離子向___電極移動（填“鋁”或“石墨”）。

③電池充電時，電路中每轉(zhuǎn)移0.15mol電子，理論上生成___g鋁。

Answer 1

【答案】O2+4e－＋2H2O=4OH- 變小 2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O Cl--5e-+2H2O=ClO2+4H+ 0.01 Al-3e-+7A1Cl4-=4A12Cl7- 鋁 1.35

【解析】

(1)①原電池中的氧氣得電子，與溶液中的水反應生成氫氧根離子，作電池的正極；負極上甲醇失電子，與溶液中的氫氧根離子反應生成碳酸根離子和水；

②該電池總反應為甲醇、氧氣與溶液中的氫氧根離子反應生成碳酸根離子和水；

(2)①陽極上的氯離子失電子，與溶液中的水反應生成ClO2和氫離子；

②陰極水電離產(chǎn)生的氫離子得電子，生成氫氣；

(3)①根據(jù)圖像可知，放電時，負極的Al失電子與A1Cl4-結合生成A12Cl7-；

②充電時，Al電極為陰極，有機陽離子向陰極移動；

③電池充電時，4A12Cl7-+3e-=Al+7A1Cl4-。

(1)①原電池中的氧氣得電子，與溶液中的水反應生成氫氧根離子，作電池的正極，電極反應式為O2+4e－＋2H2O=4OH-；負極上甲醇失電子，與溶液中的氫氧根離子反應生成碳酸根離子和水，則pH變小；

②該電池總反應為甲醇、氧氣與溶液中的氫氧根離子反應生成碳酸根離子和水，方程式為2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O；

(2)①陽極上的氯離子失電子，與溶液中的水反應生成ClO2和氫離子，電極方程式為Cl--5e-+2H2O=ClO2+4H+；

②陰極水電離產(chǎn)生的氫離子得電子，生成氫氣，生成標況下的112mL氫氣即0.005mol時，轉(zhuǎn)移0.01mol電子，通過陽離子交換膜的陽離子的物質(zhì)的量為0.01mol；

(3)①根據(jù)圖像可知，放電時，負極的Al失電子與A1Cl4-結合生成A12Cl7-，則電極反應式為Al-3e-+7A1Cl4-=4A12Cl7-；

②充電時，Al電極為陰極，有機陽離子向陰極移動，即鋁電極；

③電池充電時，4A12Cl7-+3e-=Al+7A1Cl4-，轉(zhuǎn)移3mol電子，生成1molAl，則電路中每轉(zhuǎn)移0.15mol電子，生成0.05mol鋁，即1.35g。