Question

14．已知H₂O₂是一种弱酸，在强碱性溶液中主要以HO₂^-形式存在．目前研究比较热门的Al-H₂O₂燃料电池，其原理如图所示，电池总反应如下：
2Al+3HO₂^-═2AlO₂^-+OH^-+H₂O
①正极反应式为3HO₂^-+3H₂O+6e^-═9OH^-（或HO₂^-+H₂O+2e^-═3OH^-）．
②与普通锌锰干电池相比，当消耗相同质量的负极活性物质时，Al-H₂O₂燃料电池的理论放电量与普通锌锰干电池的理论放电量之比为3.6．
③Al电极易被NaOH溶液化学腐蚀，这是该电池目前未能推广使用的原因之一．反应的离子方程式为2Al+2H₂O+2OH^-═2AlO₂^-+3H₂↑．

Answer 1

分析 ①在燃料电池的正极上发生得电子的还原反应，氧的化合价在降低，则是HO₂^-得电子，据此写出电极反应式；
②根据电子转移数量来确定放电量之间的关系；
③金属铝可以和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和氢气．

解答 解：①在燃料电池的正极上发生得电子的还原反应，根据电池反应：2Al+3HO₂^-═2AlO₂^-+OH^-+H₂O，所以电极反应为：3HO₂^-+3H₂O+6e^-═9OH^-（或HO₂^-+H₂O+2e^-═3OH^-），
故答案为：3HO₂^-+3H₂O+6e^-═9OH^-（或HO₂^-+H₂O+2e^-═3OH^-）；
②根据电池反应：2Al+3HO₂^-═2AlO₂^-+OH^-+H₂O，负极反应是Al失电子，普通锌锰干电池中负极上是金属锌失电子，当消耗相同质量的负极活性物质时，设质量为mg，则铝失电子为：$\frac{m}{27}$×3，锌失电子为：$\frac{m}{65}$×2，转移电子的物质的量之比是$\frac{1}{9}$：$\frac{2}{65}$≈3.6，
故答案为：3.6；
③金属铝可以和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和氢气，实质是：2Al+2H₂O+2OH^-═2AlO₂^-+3H₂↑，
故答案为：2Al+2H₂O+2OH^-═2AlO₂^-+3H₂↑．

点评 本题综合考查原电池知识，为高频考点，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，注意把握电极方程式的书写，为解答该题的关键，难度中等．