Question

【題目】電化學在化學工業(yè)有著廣泛的應用，

（1）工業(yè)冶煉鋁的化學方程式是___________________________；

（2）工業(yè)級氫氧化鉀的溶液中含有某些含氧酸根雜質(zhì)，可用離子交換法膜法電解提純。電解槽內(nèi)裝有陽離子交換膜（只允許陽離子通過），其工作原理如圖所示。

①該電解槽的陽極反應式是________________________；

②除去雜質(zhì)后的氫氧化鉀溶液從液體出口__________（填寫“A”或“B”）導出。

（3）甲醇燃料電池由于其結(jié)構(gòu)簡單、能量轉(zhuǎn)化率高、對環(huán)境無污染、可作為常規(guī)能源的替代品而越來越受到關注。其工作原理如右圖，質(zhì)子交換膜左右兩側(cè)的溶液均為1L 1.5 mol/L H2SO4 溶液。

①通入氣體a的電極是電池的________（填“正”或“負”）極，其電極反應式為___________________________________；

②當電池中有2 mol e－發(fā)生轉(zhuǎn)移時，左右兩側(cè)溶液的質(zhì)量差值為_________g。

Answer 1

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

【解析】(1)工業(yè)冶煉鋁的化學方程式是2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑；
(2)①該電解槽的陽極反應式是4OH--4e-=2H2O+O2↑；
②陽離子向陰極移動，B為除去雜質(zhì)的KOH，則除去雜質(zhì)后的氫氧化鉀溶液從液體出口B導出，故答案為：B；
(3)①根據(jù)圖知，交換膜是質(zhì)子交換膜，則電解質(zhì)溶液呈酸性，根據(jù)氫離子移動方向知，通入a的電極為負極、通入b的電極為正極，負極上甲醇失去電子發(fā)生氧化反應，負極反應式為 CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應，電極反應式為O2+4e-+4H+=2H2O；
②負極反應式為CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+，當轉(zhuǎn)移2mol電子時，左側(cè)質(zhì)量減輕×2×(44-32)g=4g，還要有2molH+通過質(zhì)子交換膜進入右側(cè)，質(zhì)量減少2g，正極反應式為O2+4H++4e-=2H2O，右側(cè)質(zhì)量增加32g××2=16g，加上轉(zhuǎn)移過來的2gH+，因此左右兩側(cè)溶液的質(zhì)量之差為16g+2g+4g+2g=24g。