Question

（14分）電化學原理在現(xiàn)代生產(chǎn)生活中有著重要應用。

⑴燃料電池是目前發(fā)展勢頭強勁的優(yōu)秀綠色環(huán)保電池。某新型氫氧燃料電池以H₂為燃料，O₂為氧化劑，H₂SO₄溶液為電解液），寫出該電池的總反應方程式：             。

⑵鋁電池性能優(yōu)越，Al—AgO電池可用作水下動力電源，該電池反應的原理為：

Al+3AgO+2NaOH=2NaAlO₂+3Ag+H₂O。

①該電池反應的負極電極反應式                                   。

②圖中隔膜為陰離子交換膜，溶液中OH^－通過向      極移動（選填“正”或“負”）。

用Al—AgO電池作為電源，使用Pt電極電解500mL飽和NaCl溶液，電解一段時間后，恢復至室溫，所得溶液pH=13（假設NaCl溶液足量且電解前后體積不變）。

③使用Pt電極電解NaCl溶液的離子方程式                                  ；

電解過程中放出氫氣的體積（標準狀況下）為               L。

④若電池的效率為50%，該過程中消耗金屬鋁的質(zhì)量為          g。

⑶用電解法制取鎂時，若原料氯化鎂含有水時，在電解溫度下，原料會形成Mg(OH)Cl，并發(fā)生電離：Mg(OH)C1 ＝ Mg(OH)^＋ ＋ C1^一。

電解時在陰極表面會產(chǎn)生氧化鎂鈍化膜，此時陰極的反應式為                  。

 

Answer 1

【答案】

（14分）

⑴ 2H₂+O₂=2H₂O 

⑵Al＋4OH^－－3e^－＝AlO₂^－＋2H₂O 負  2Cl^－＋2H₂O Cl₂↑＋H₂↑＋2OH^－

0.56        0.9

⑶2Mg(OH)^＋＋2e^－＝2MgO＋H₂↑ （每空2分）

【解析】

試題分析：⑴燃料電池是目前發(fā)展勢頭強勁的優(yōu)秀綠色環(huán)保電池。某新型氫氧燃料電池以H₂為燃料，O₂為氧化劑，H₂SO₄溶液為電解液），寫出該電池的總反應方程式：2H₂+O₂=2H₂O 。

鋁電池性能優(yōu)越，Al—AgO電池可用作水下動力電源，該電池反應的原理為：

Al+3AgO+2NaOH=2NaAlO₂+3Ag+H₂O。每消耗1mol鋁轉(zhuǎn)移電子是3mol；

①該電池反應的負極是鋁，活潑金屬能自發(fā)和氫氧化鈉反應，其電極反應式Al＋4OH^－－3e^－＝AlO₂^－＋2H₂O。

②圖中隔膜為陰離子交換膜，溶液中OH^－在負極要參與反應，所以向負極移動。

用Al—AgO電池作為電源，使用Pt電極電解500mL飽和NaCl溶液，電解一段時間后，恢復至室溫，所得溶液pH=13（假設NaCl溶液足量且電解前后體積不變）。

③使用Pt電極電解NaCl溶液的離子方程式2Cl^－＋2H₂O Cl₂↑＋H₂↑＋2OH^－

；500mL飽和NaCl溶液，電解后pH=13，所以產(chǎn)生的氫氧根物質(zhì)的量濃度是0.1mol/L；其物質(zhì)的量是0.05mol；由定量關(guān)系可知：生成的氫氣是0.025mol。所以電解過程中放出氫氣的體積V=22.4n=0.56 L（標準狀況下）

④若電池的效率為50%，由電子轉(zhuǎn)移守恒可得：電解時轉(zhuǎn)移電子是0.05mol，所以原電池工作時消耗金屬鋁的質(zhì)量為0.9g。

⑶用電解法制取鎂時，若原料氯化鎂含有水時，在電解溫度下，原料會形成Mg(OH)Cl，并發(fā)生電離：Mg(OH)C1 ＝ Mg(OH)^＋ ＋ C1^一。

電解時在陰極表面會產(chǎn)生氧化鎂鈍化膜，此時陰極的反應式為2Mg(OH)^＋＋2e^－＝2MgO＋H₂↑。

考點：燃料電池 電解池  電極反應式

點評：解答此類問題需要注意的是，在原電池和電解池連用時要注意它們之間的唯一聯(lián)系是電子轉(zhuǎn)移守恒。