Question

【題目】（1）全固態鋰離子電池的結構如圖所示，放電時電池反應為 2Li＋MgH2=Mg＋2LiH。放電時，X 極作_________極。充電時，Y 極反應式為___________。

（2）電滲析法處理廚房垃圾發酵液，同時得到乳酸的原理如圖所示(圖中“HA”表示乳酸分子，A－表示乳酸根離子)。

①陽極的電極反應式為 ________________

②簡述濃縮室中得到濃乳酸的原理：________________

③電解過程中，采取一定的措施可控制陽極室的 pH 約為 6～8，此時進入濃縮室的OH－可忽略不計。400 mL 10 gL 1 乳酸溶液通電一段時間后，濃度上升為 145 gL 1 (溶液體積變化忽略不計)，陰極上產生的 H2 在標準狀況下的體積約為_____________L。(乳酸的摩爾質量為90 gmol-1)

Answer 1

【答案】正 LiH + e－ = Li +H－ 4OH－ 4e－ = O2↑+ 2H2O 陽極室中的H+穿過陽離子交換膜與陰極室中穿過陰離子交換膜的A－離子在濃縮室結合生成HA 6.72

【解析】

⑴放電時電池反應為 2Li＋MgH2 = Mg＋2LiH。Li化合價升高失去電子，放電時，作負極，MgH2作正極；

⑵①陽極上陰離子得到電子，即水中的氫氧根得到電子；②陽極室中的H+穿過陽離子交換膜與陰極室中穿過陰離子交換膜的A－離子在濃縮室結合生成HA；③計算乳酸增加的質量，再計算乳酸的物質的量，根據2HA —2A－—H2關系得到陰極上產生的H2的物質的量及體積。

⑴全固態鋰離子電池的結構如圖所示，放電時電池反應為 2Li＋MgH2 = Mg＋2LiH。Li化合價升高失去電子，放電時，作負極，MgH2作正極，因此放電時，X極作正極，充電時，Y極為陰極，其電極反應式為LiH + e－ = Li +H－，故答案為：正；LiH + e－ = Li +H－；

⑵①陽極上陰離子得到電子，即水中的氫氧根得到電子，其電極反應式為4OH－ 4e－ = O2↑+ 2H2O，故答案為：4OH－ 4e－ = O2↑+ 2H2O；

②簡述濃縮室中得到濃乳酸的原理：陽極室中的H+穿過陽離子交換膜與陰極室中穿過陰離子交換膜的A－離子在濃縮室結合生成HA，故答案為：陽極室中的H+穿過陽離子交換膜與陰極室中穿過陰離子交換膜的A－離子在濃縮室結合生成HA；

③400 mL 10 gL 1 乳酸溶液通電一段時間后，濃度上升為 145 gL 1 (溶液體積變化忽略不計)，則增加的乳酸的質量為(145 gL 110 gL 1)×0.4L=54g，增加的乳酸的物質的量為，根據2HA —2A－—H2關系得到陰極上產生的 H2的物質的量為，在標準狀況下的體積約為0.3mol×22.4 Lmol 1 = 6.72L，故答案為：6.72。