Question

3．以甲醇燃料電池（KOH電解質(zhì)）為電源，在實(shí)驗(yàn)室中模擬鋁制品表面“鈍化”處理的過(guò)程．實(shí)驗(yàn)中，通電一段時(shí)間后可觀察到鋁電極逐漸失去光澤，并出現(xiàn)細(xì)小氣泡，裝置如圖所示，下列說(shuō)法正確的是（　�。�

• A． 燃料電池b電極上發(fā)生的反應(yīng)為：CH₄O-6e^-+H₂O═6H⁺+CO₂↑
• B． 電解池中石墨電極做陰極，發(fā)生反應(yīng)為：2H⁺+2e^-═H₂↑
• C． 電解池中A1電極上的反應(yīng)為：Al-3e^-+3HCO₃^-═Al（OH）₃↓+3CO₂↑
• D． 理論上毎生成19.5 g沉淀，標(biāo)準(zhǔn)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(zhì)），原電池正極發(fā)生的是還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為：O₂+4e^-+2H₂O═4OH^-，負(fù)極反應(yīng)為：CH₃OH-6e^-+8OH^-═CO₃^2-+6H₂O，電解池中電解質(zhì)溶液為NaHCO₃溶液，通電一段時(shí)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(yáng)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(zhì)），原電池正極發(fā)生的是還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為：O₂+4e^-+2H₂O═4OH^-，負(fù)極反應(yīng)為：CH₃OH-6e^-+8OH^-═CO₃^2-+6H₂O，電解池中電解質(zhì)溶液為NaHCO₃溶液，通電一段時(shí)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(yáng)極，
A．燃料電池b電極上是負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)為：CH₃OH-6e^-+8OH^-═CO₃^2-+6H₂O，故A錯(cuò)誤；
B．電解池中石墨電極連接電源負(fù)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(yīng)為物質(zhì)得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，則發(fā)生的電極反應(yīng)為：2H₂O+2e^-═H₂↑+2OH^-，故B錯(cuò)誤；
C．Al電極連接電源正極，Al電極為活潑陽(yáng)極，通電一段時(shí)間后可觀察到鋁電極逐漸失去光澤，并出現(xiàn)細(xì)小氣泡，Al電極溶解產(chǎn)生Al³⁺，Al³⁺與HCO₃^-反應(yīng)生成Al（OH）₃，釋放出CO₂，則電解池中A1電極上的反應(yīng)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(zhì)的量為$\frac{19.5g}{78g/mol}$=0.25mol，反應(yīng)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為3×0.25mol=0.75mol，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，根據(jù)原電池正極反應(yīng)：O₂+4e^-+2H₂O═4OH^-，則消耗O₂的物質(zhì)的量為$\frac{1}{4}×0.75mol$=0.1875mol，標(biāo)況下體積為0.1875mol×22.4L/mol=4.2L，故D錯(cuò)誤．
故選C．

點(diǎn)評(píng) 本題考查電化學(xué)原理，結(jié)合了原電池和電解池知識(shí)，屬電化學(xué)知識(shí)的綜合考查，明確原電池的電極反應(yīng)和電解池的電極反應(yīng)是解題的關(guān)鍵，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒計(jì)算，題目難度中等．