Question

14．已知H₂O₂是一種弱酸，在強堿性溶液中主要以HO₂^-形式存在．目前研究比較熱門的Al-H₂O₂燃料電池，其原理如圖所示，電池總反應(yīng)如下：
2Al+3HO₂^-═2AlO₂^-+OH^-+H₂O
①正極反應(yīng)式為3HO₂^-+3H₂O+6e^-═9OH^-（或HO₂^-+H₂O+2e^-═3OH^-）．
②與普通鋅錳干電池相比，當(dāng)消耗相同質(zhì)量的負(fù)極活性物質(zhì)時，Al-H₂O₂燃料電池的理論放電量與普通鋅錳干電池的理論放電量之比為3.6．
③Al電極易被NaOH溶液化學(xué)腐蝕，這是該電池目前未能推廣使用的原因之一．反應(yīng)的離子方程式為2Al+2H₂O+2OH^-═2AlO₂^-+3H₂↑．

Answer 1

分析 ①在燃料電池的正極上發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，氧的化合價在降低，則是HO₂^-得電子，據(jù)此寫出電極反應(yīng)式；
②根據(jù)電子轉(zhuǎn)移數(shù)量來確定放電量之間的關(guān)系；
③金屬鋁可以和氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣．

解答 解：①在燃料電池的正極上發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，根據(jù)電池反應(yīng)：2Al+3HO₂^-═2AlO₂^-+OH^-+H₂O，所以電極反應(yīng)為：3HO₂^-+3H₂O+6e^-═9OH^-（或HO₂^-+H₂O+2e^-═3OH^-），
故答案為：3HO₂^-+3H₂O+6e^-═9OH^-（或HO₂^-+H₂O+2e^-═3OH^-）；
②根據(jù)電池反應(yīng)：2Al+3HO₂^-═2AlO₂^-+OH^-+H₂O，負(fù)極反應(yīng)是Al失電子，普通鋅錳干電池中負(fù)極上是金屬鋅失電子，當(dāng)消耗相同質(zhì)量的負(fù)極活性物質(zhì)時，設(shè)質(zhì)量為mg，則鋁失電子為：$\frac{m}{27}$×3，鋅失電子為：$\frac{m}{65}$×2，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量之比是$\frac{1}{9}$：$\frac{2}{65}$≈3.6，
故答案為：3.6；
③金屬鋁可以和氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣，實質(zhì)是：2Al+2H₂O+2OH^-═2AlO₂^-+3H₂↑，
故答案為：2Al+2H₂O+2OH^-═2AlO₂^-+3H₂↑．

點評 本題綜合考查原電池知識，為高頻考點，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和計算能力的考查，注意把握電極方程式的書寫，為解答該題的關(guān)鍵，難度中等．