Question

3．以甲醇燃料电池（KOH电解质）为电源，在实验室中模拟铝制品表面“钝化”处理的过程．实验中，通电一段时间后可观察到铝电极逐渐失去光泽，并出现细小气泡，装置如图所示，下列说法正确的是（　　）

• A． 燃料电池b电极上发生的反应为：CH₄O-6e^-+H₂O═6H⁺+CO₂↑
• B． 电解池中石墨电极做阴极，发生反应为：2H⁺+2e^-═H₂↑
• C． 电解池中A1电极上的反应为：Al-3e^-+3HCO₃^-═Al（OH）₃↓+3CO₂↑
• D． 理论上毎生成19.5 g沉淀，标准状况下a电极上消耗掉O₂ 2.1 L

Answer 1

分析 燃料电池是甲醇燃料电池（KOH电解质），原电池正极发生的是还原反应，电极反应为：O₂+4e^-+2H₂O═4OH^-，负极反应为：CH₃OH-6e^-+8OH^-═CO₃^2-+6H₂O，电解池中电解质溶液为NaHCO₃溶液，通电一段时间后可观察到铝电极逐渐失去光泽，Al电极连接电源正极，Al电极为活泼阳极，据此分析判断．

解答 解：燃料电池是甲醇燃料电池（KOH电解质），原电池正极发生的是还原反应，电极反应为：O₂+4e^-+2H₂O═4OH^-，负极反应为：CH₃OH-6e^-+8OH^-═CO₃^2-+6H₂O，电解池中电解质溶液为NaHCO₃溶液，通电一段时间后可观察到铝电极逐渐失去光泽，Al电极连接电源正极，Al电极为活泼阳极，
A．燃料电池b电极上是负极，负极反应为：CH₃OH-6e^-+8OH^-═CO₃^2-+6H₂O，故A错误；
B．电解池中石墨电极连接电源负极，则石墨电极做阴极，考虑到电解池溶液为碱性，电解池阴极反应为物质得到电子，发生还原反应，则发生的电极反应为：2H₂O+2e^-═H₂↑+2OH^-，故B错误；
C．Al电极连接电源正极，Al电极为活泼阳极，通电一段时间后可观察到铝电极逐渐失去光泽，并出现细小气泡，Al电极溶解产生Al³⁺，Al³⁺与HCO₃^-反应生成Al（OH）₃，释放出CO₂，则电解池中A1电极上的反应为：Al-3e^-+3HCO₃^-═Al（OH）₃↓+3CO₂↑，故C正确；
D．理论上毎生成19.5 g沉淀，沉淀为Al（OH）₃，其物质的量为$\frac{19.5g}{78g/mol}$=0.25mol，反应转移的电子数为3×0.25mol=0.75mol，根据电子转移守恒，根据原电池正极反应：O₂+4e^-+2H₂O═4OH^-，则消耗O₂的物质的量为$\frac{1}{4}×0.75mol$=0.1875mol，标况下体积为0.1875mol×22.4L/mol=4.2L，故D错误．
故选C．

点评 本题考查电化学原理，结合了原电池和电解池知识，属电化学知识的综合考查，明确原电池的电极反应和电解池的电极反应是解题的关键，根据电子转移守恒计算，题目难度中等．