Question

10．能存儲(chǔ)大量電能的鋁--空氣電池工作原理如圖1（電解池是電池的用電器）所示．
（1）電池中加入NaCl的作用是增強(qiáng)溶液導(dǎo)電性．
（2）負(fù)極反應(yīng)式為4Al-12e^-=4Al³⁺，正極反應(yīng)式為3O₂+6H₂O+12e^-=12OH^-．
（3）該電池的優(yōu)點(diǎn)是能存儲(chǔ)大量電能，環(huán)保、安全，產(chǎn)生鋁的化合物是重要化工原料．與燃料電池相比，該電池不足之處是（寫出一點(diǎn)即可）該電池需更換鋁電極，是一次釋放電能的化學(xué)反應(yīng)裝置，而燃料電池的燃料和氧化劑連續(xù)由外部供給，是可連續(xù)發(fā)電的裝置；該電池工作產(chǎn)生的 Al₂O₃[或Al（OH）₃]會(huì)降低電極放電效率，燃料電池的產(chǎn)物可不斷排出，能量轉(zhuǎn)化率超 80%．
圖1的電解池中盛有濃度均為 1mol•L^-1 的CuSO₄和NaCl混合溶液1L，用石墨電極進(jìn)行電解．
（4）a 電極的名稱為陰極，電解過(guò)程中，a 電極上最先生成的物質(zhì)是Cu，b 電極最后產(chǎn)生的物質(zhì)是O₂．
（5）在圖2的坐標(biāo)中畫出該混合溶液 pH 隨轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量發(fā)生變化的曲線（不考慮氣體在水中溶解，縱坐標(biāo)不必標(biāo) pH 具體數(shù)值）．
（6）當(dāng)轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量由 3mol 增至 4mol 時(shí)，溶液 pH 變化的原因電解水使 c（H₂SO₄）增大，溶液pH減�。�

Answer 1

分析 （1）鋁--空氣電池工作原理如圖1，電池中加入NaCl增強(qiáng)溶液的導(dǎo)電性；
（2）鋁--空氣電池工作原理如圖1，Al做負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，鉑網(wǎng)載體做正極溶液中氧氣得到電子發(fā)生還原反應(yīng)；
（3）該電池需更換鋁電極，是一次釋放電能的化學(xué)反應(yīng)裝置，該電池工作產(chǎn)生的 Al₂O₃[或Al（OH）₃]會(huì)降低電極放電效率；
（4）電解池中盛有濃度均為 1mol•L^-1 的CuSO₄和NaCl混合溶液1L，用石墨電極進(jìn)行電解，原電池為原電池負(fù)極和電解池陰極相連，a為陰極，溶液中銅離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，b為電解池陽(yáng)極，溶液中氫氧根離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣；
（5）電解池中盛有濃度均為 1mol•L^-1 的CuSO₄和NaCl混合溶液1L，n（CuSO₄）=n（NaCl）=1mol，結(jié)合電極反應(yīng)判斷，
將等物質(zhì)的量濃度的CuSO₄溶液和NaCl溶液等體積混合后，用石墨電極進(jìn)行電解，電解順序?yàn)橄入娊饴然�銅，再電解硫酸銅，最后電解水．CuSO₄的和NaCl各1mol，電解分3個(gè)階段：
陽(yáng)極：1mol氯離子失1mol電子，陰極：$\frac{1}{2}$mol銅離子得1mol電子，由于銅離子水解使溶液酸性減弱，銅離子濃度逐漸減小，溶液pH值逐漸增大；
陽(yáng)極：1mol氫氧根離子失1mol電子（來(lái)源于水的電離），陰極：$\frac{1}{2}$mol銅離子再得1mol電子，由于氫氧根離子消耗，溶液中氫離子濃度增大，溶液的pH值迅速減��；
陽(yáng)極：氫氧根離子失去電子，陰極：氫離子得到電子，開(kāi)始電解水，溶液中氫離子濃度逐漸增大，pH值減��；
（6）當(dāng)轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量由 3mol 增至 4mol 時(shí)，實(shí)質(zhì)是電解水．

解答 解：（1）電池中加入NaCl的作用是：增強(qiáng)溶液導(dǎo)電性，
故答案為：增強(qiáng)溶液導(dǎo)電性；
（2）鋁--空氣電池工作原理如圖1，Al做負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為：4Al-12e^-=4Al³⁺，鉑網(wǎng)載體做正極溶液中氧氣得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為：3O₂+6H₂O+12e^-=12OH^-，
故答案為：4Al-12e^-=4Al³⁺；3O₂+6H₂O+12e^-=12OH^-；
（3）該電池的優(yōu)點(diǎn)是能存儲(chǔ)大量電能，環(huán)保、安全，產(chǎn)生鋁的化合物是重要化工原料．與燃料電池相比，該電池不足之處是：該電池需更換鋁電極，是一次釋放電能的化學(xué)反應(yīng)裝置，而燃料電池的燃料和氧化劑連續(xù)由外部供給，是可連續(xù)發(fā)電的裝置；該電池工作產(chǎn)生的 Al₂O₃[或Al（OH）₃]會(huì)降低電極放電效率，燃料電池的產(chǎn)物可不斷排出，能量轉(zhuǎn)化率超 80%，
故答案為：該電池需更換鋁電極，是一次釋放電能的化學(xué)反應(yīng)裝置，而燃料電池的燃料和氧化劑連續(xù)由外部供給，是可連續(xù)發(fā)電的裝置；該電池工作產(chǎn)生的 Al₂O₃[或Al（OH）₃]會(huì)降低電極放電效率，燃料電池的產(chǎn)物可不斷排出，能量轉(zhuǎn)化率超 80%；
（4）電解池中盛有濃度均為 1mol•L^-1 的CuSO₄和NaCl混合溶液1L，用石墨電極進(jìn)行電解，原電池為原電池負(fù)極和電解池陰極相連，a為陰極，溶液中銅離子得到電子Cu發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)：Cu²⁺+2e^-=Cu，a 電極上最先生成的物質(zhì)是Cu，b為電解池陽(yáng)極，溶液中氫氧根離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣，電極反應(yīng)為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，b 電極最后產(chǎn)生的物質(zhì)是O₂，
故答案為：陰極； Cu；O₂；
（5）電解池中盛有濃度均為 1mol•L^-1 的CuSO₄和NaCl混合溶液1L，n（CuSO₄）=n（NaCl）=1mol，結(jié)合電極反應(yīng)判斷，
將等物質(zhì)的量濃度的CuSO₄溶液和NaCl溶液等體積混合后，用石墨電極進(jìn)行電解，電解順序?yàn)橄入娊饴然�銅，再電解硫酸銅，最后電解水．CuSO₄的和NaCl各1mol，電解分3個(gè)階段：
陽(yáng)極：1mol氯離子失1mol電子，陰極：$\frac{1}{2}$mol銅離子得1mol電子，由于銅離子水解使溶液酸性減弱，銅離子濃度逐漸減小，溶液pH值逐漸增大；
陽(yáng)極：1mol氫氧根離子失1mol電子（來(lái)源于水的電離），陰極：$\frac{1}{2}$mol銅離子再得1mol電子，由于氫氧根離子消耗，溶液中氫離子濃度增大，溶液的pH值迅速減��；
陽(yáng)極：氫氧根離子失去電子，陰極：氫離子得到電子，開(kāi)始電解水，溶液中氫離子濃度逐漸增大，pH值減小，圖象為：，
故答案為：；
（6）當(dāng)轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量由 3mol 增至 4mol 時(shí)，實(shí)質(zhì)是電解水，使 c（H₂SO₄）增大，溶液pH減小，
故答案為：電解水使 c（H₂SO₄）增大，溶液pH減�。�

點(diǎn)評(píng) 本題考查了溶液導(dǎo)電性、原電池和電解池原理分析、電極反應(yīng)書(shū)寫、圖象繪制等知識(shí)點(diǎn)，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．