Question

【题目】甲醇是一种重要的化工原料，在化工领域有广泛应用。

（1）甲醇燃料电池由于结构简单、能量转化率高、对环境天污染，可作为常规能源的替代品而越来越受到关注。其工作原理如如图所示：

①该电池正极的电极反应为___，放电过程中负极区域溶液的pH值___(填“变大”或“变小”或“不变”）。

②该电池总反应的化学方程式为___。

（2）二氧化氯（ClO2）为一种黄绿色气体，是国际上公认的高校、光谱、安全的杀菌消毒剂。目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺。

①如图中用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2。则阳极产生ClO2的电极反应式为____。

②电解一段时间，当阴极产生的气体体积为112mL(标准状况）时，停止电解。通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为___mol。

（3）英国《自然》杂志近期报道了一种新型铝离子电池，以金属铝和石墨为电极，用A1Cl4-和有机阳离子构成电解质溶液，其放电工作原理如图所示。

①电池放电时负极的电极反应式为___。

②充电时有机阳离子向___电极移动（填“铝”或“石墨”）。

③电池充电时，电路中每转移0.15mol电子，理论上生成___g铝。

Answer 1

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

【解析】

(1)①原电池中的氧气得电子，与溶液中的水反应生成氢氧根离子，作电池的正极；负极上甲醇失电子，与溶液中的氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水；

②该电池总反应为甲醇、氧气与溶液中的氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水；

(2)①阳极上的氯离子失电子，与溶液中的水反应生成ClO2和氢离子；

②阴极水电离产生的氢离子得电子，生成氢气；

(3)①根据图像可知，放电时，负极的Al失电子与A1Cl4-结合生成A12Cl7-；

②充电时，Al电极为阴极，有机阳离子向阴极移动；

③电池充电时，4A12Cl7-+3e-=Al+7A1Cl4-。

(1)①原电池中的氧气得电子，与溶液中的水反应生成氢氧根离子，作电池的正极，电极反应式为O2+4e－＋2H2O=4OH-；负极上甲醇失电子，与溶液中的氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，则pH变小；

②该电池总反应为甲醇、氧气与溶液中的氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，方程式为2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O；

(2)①阳极上的氯离子失电子，与溶液中的水反应生成ClO2和氢离子，电极方程式为Cl--5e-+2H2O=ClO2+4H+；

②阴极水电离产生的氢离子得电子，生成氢气，生成标况下的112mL氢气即0.005mol时，转移0.01mol电子，通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为0.01mol；

(3)①根据图像可知，放电时，负极的Al失电子与A1Cl4-结合生成A12Cl7-，则电极反应式为Al-3e-+7A1Cl4-=4A12Cl7-；

②充电时，Al电极为阴极，有机阳离子向阴极移动，即铝电极；

③电池充电时，4A12Cl7-+3e-=Al+7A1Cl4-，转移3mol电子，生成1molAl，则电路中每转移0.15mol电子，生成0.05mol铝，即1.35g。