Question

【题目】电化学在化学工业有着广泛的应用，

（1）工业冶炼铝的化学方程式是___________________________；

（2）工业级氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸根杂质，可用离子交换法膜法电解提纯。电解槽内装有阳离子交换膜（只允许阳离子通过），其工作原理如图所示。

①该电解槽的阳极反应式是________________________；

②除去杂质后的氢氧化钾溶液从液体出口__________（填写“A”或“B”）导出。

（3）甲醇燃料电池由于其结构简单、能量转化率高、对环境无污染、可作为常规能源的替代品而越来越受到关注。其工作原理如右图，质子交换膜左右两侧的溶液均为1L 1.5 mol/L H2SO4 溶液。

①通入气体a的电极是电池的________（填“正”或“负”）极，其电极反应式为___________________________________；

②当电池中有2 mol e－发生转移时，左右两侧溶液的质量差值为_________g。

Answer 1

【答案】 2Al2O3(熔融) 4Al + 3O2 4OH- — 4e- = 2H2O + O2 B 负 CH3OH — 6e- +H2O =CO2 + 6H+ 24

【解析】(1)工业冶炼铝的化学方程式是2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑；
(2)①该电解槽的阳极反应式是4OH--4e-=2H2O+O2↑；
②阳离子向阴极移动，B为除去杂质的KOH，则除去杂质后的氢氧化钾溶液从液体出口B导出，故答案为：B；
(3)①根据图知，交换膜是质子交换膜，则电解质溶液呈酸性，根据氢离子移动方向知，通入a的电极为负极、通入b的电极为正极，负极上甲醇失去电子发生氧化反应，负极反应式为 CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O；
②负极反应式为CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+，当转移2mol电子时，左侧质量减轻×2×(44-32)g=4g，还要有2molH+通过质子交换膜进入右侧，质量减少2g，正极反应式为O2+4H++4e-=2H2O，右侧质量增加32g××2=16g，加上转移过来的2gH+，因此左右两侧溶液的质量之差为16g+2g+4g+2g=24g。