Question

金属/空气燃料电池是一种正在逐步走向商品化的新型电池，非常适用于电动车等动力应用．
（1）和很多燃料电池一样，金属/空气燃料电池的还原剂为活泼金属，如锌、铝等；金属/空气燃料电池的氧化剂为空气中的

 

，不需要储存在电池内．
（2）铝/空气燃料电池常使用3～5mol/L的NaOH溶液做电解质．该电池正极的电极反应为

 

，负极的电极反应为

 

．
（3）铝是地壳中含量最多的金属元素．不过，直到电解法的出现，人类才开始大量使用金属铝．试计算，电解法冶炼金属铝时若有6mol电子发生转移，则在阴极上得到金属铝的质量是

 

 g．

Answer 1

考点：化学电源新型电池,电解原理

专题：电化学专题

分析：（1）燃料电池中，自发的氧化还原反应是燃料和氧气之间的反应，据此判断氧化剂；
（2）铝/空气燃料电池活泼的金属Al作负极，负极失电子发生氧化反应；正极为氧气得电子的还原反应，据此回答；
（3）根据电解氧化铝的方程式进行计算．

解答： 解：（1）燃料电池中，自发的氧化还原反应是燃料和氧气之间的反应，金属/空气燃料电池的氧化剂为空气中的氧气，故答案为：O₂；
（2）铝/空气燃料电池中，正极上是氧气得电子的还原反应：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，负极上是金属铝失电子的氧化反应，在碱性环境下，电极反应式为：Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，故答案为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（3）根据电解液炼铝的方程式：2Al₂O₃（熔融）

通电  .

4Al+3O₂↑，该反应生成金属铝4mol，会转移电子12moL，所以若有6mol电子发生转移，则在阴极上得到金属铝的物质的量是2mol，质量是54g，故答案为：54．

点评：本题考查了原电池、电解池原理及电极反应式的书写，难度不大，注意电子守恒在电化学中的应用．