Question

3．以甲醇燃料電池（KOH電解質）為電源，在實驗室中模擬鋁制品表面“鈍化”處理的過程．實驗中，通電一段時間后可觀察到鋁電極逐漸失去光澤，并出現(xiàn)細小氣泡，裝置如圖所示，下列說法正確的是（　�。�

• A． 燃料電池b電極上發(fā)生的反應為：CH₄O-6e^-+H₂O═6H⁺+CO₂↑
• B． 電解池中石墨電極做陰極，發(fā)生反應為：2H⁺+2e^-═H₂↑
• C． 電解池中A1電極上的反應為：Al-3e^-+3HCO₃^-═Al（OH）₃↓+3CO₂↑
• D． 理論上毎生成19.5 g沉淀，標準狀況下a電極上消耗掉O₂ 2.1 L

Answer 1

分析 燃料電池是甲醇燃料電池（KOH電解質），原電池正極發(fā)生的是還原反應，電極反應為：O₂+4e^-+2H₂O═4OH^-，負極反應為：CH₃OH-6e^-+8OH^-═CO₃^2-+6H₂O，電解池中電解質溶液為NaHCO₃溶液，通電一段時間后可觀察到鋁電極逐漸失去光澤，Al電極連接電源正極，Al電極為活潑陽極，據(jù)此分析判斷．

解答 解：燃料電池是甲醇燃料電池（KOH電解質），原電池正極發(fā)生的是還原反應，電極反應為：O₂+4e^-+2H₂O═4OH^-，負極反應為：CH₃OH-6e^-+8OH^-═CO₃^2-+6H₂O，電解池中電解質溶液為NaHCO₃溶液，通電一段時間后可觀察到鋁電極逐漸失去光澤，Al電極連接電源正極，Al電極為活潑陽極，
A．燃料電池b電極上是負極，負極反應為：CH₃OH-6e^-+8OH^-═CO₃^2-+6H₂O，故A錯誤；
B．電解池中石墨電極連接電源負極，則石墨電極做陰極，考慮到電解池溶液為堿性，電解池陰極反應為物質得到電子，發(fā)生還原反應，則發(fā)生的電極反應為：2H₂O+2e^-═H₂↑+2OH^-，故B錯誤；
C．Al電極連接電源正極，Al電極為活潑陽極，通電一段時間后可觀察到鋁電極逐漸失去光澤，并出現(xiàn)細小氣泡，Al電極溶解產生Al³⁺，Al³⁺與HCO₃^-反應生成Al（OH）₃，釋放出CO₂，則電解池中A1電極上的反應為：Al-3e^-+3HCO₃^-═Al（OH）₃↓+3CO₂↑，故C正確；
D．理論上毎生成19.5 g沉淀，沉淀為Al（OH）₃，其物質的量為$\frac{19.5g}{78g/mol}$=0.25mol，反應轉移的電子數(shù)為3×0.25mol=0.75mol，根據(jù)電子轉移守恒，根據(jù)原電池正極反應：O₂+4e^-+2H₂O═4OH^-，則消耗O₂的物質的量為$\frac{1}{4}×0.75mol$=0.1875mol，標況下體積為0.1875mol×22.4L/mol=4.2L，故D錯誤．
故選C．

點評 本題考查電化學原理，結合了原電池和電解池知識，屬電化學知識的綜合考查，明確原電池的電極反應和電解池的電極反應是解題的關鍵，根據(jù)電子轉移守恒計算，題目難度中等．