百度作业网5月24日三诊化学11题4小问请教 11．今年4月，华人教授戴宏杰等发明的以Al和石墨(Cn)为电极的新型铝电池，可在一
来源：学生作业帮 编辑：百度作业网作业帮 分类：化学作业 时间：2024/06/12 15:46:04
5月24日三诊化学11题4小问请教 11．今年4月，华人教授戴宏杰等发明的以Al和石墨(Cn)为电极的新型铝电池，可在一分钟内完成充电，且生命周期长达7500次充、放电，该电池以AlCl3/[EMIm]Cl离子液体为电解质溶液（无水环境）。下图是该电池放电时的工作原理图，已知放电时，Cn[AlCl4]+e-=Cn+ AlCl4- 回答下列问题： 说明：1.离子液体是一种室温熔融盐，由有机阳离子、Al2Cl7-和AlCl4-组成的液态物质，为非水体系。 2. [EMIm]Cl的结构为： 
(4)若负载为右图所示，以新型铝电池作为电源电解K2SO4溶液制备少量H2SO4和KOH溶液。 
①E电极应与新型铝电池的_____________电极相连。（填“C”或“D”） ②电解过程中，通过阴离子交换膜的离子数___________通过阳离子交换膜的离子数。（填“大于”、“小于”、或“等于”） ③ b出口的产物为______________ ④ 若起始时向电解装置左右两侧加入的H2SO4和KOH都为0.1mol，当电路中转移1mol电子时，则左右两侧电解质溶液中△n(H+)-△n(OH-)=_________________
请老师帮忙详细分析解答，非常感谢！
(4)若负载为右图所示，以新型铝电池作为电源电解K2SO4溶液制备少量H2SO4和KOH溶液。 ①E电极应与新型铝电池的_____________电极相连。（填“C”或“D”） ②电解过程中，通过阴离子交换膜的离子数___________通过阳离子交换膜的离子数。（填“大于”、“小于”、或“等于”） ③ b出口的产物为______________ ④ 若起始时向电解装置左右两侧加入的H2SO4和KOH都为0.1mol，当电路中转移1mol电子时，则左右两侧电解质溶液中△n(H+)-△n(OH-)=_________________ 请老师帮忙详细分析解答，非常感谢！
解题思路： 电解过程中，通过阴离子交换膜的离子是SO42-,从中间向左迁移，通过阳离子交换膜的离子是K+,从中间向右迁移，在同一段时间内通过的离子所携带的电荷应该是相同的，故每有1个SO42-通过阴离子交换膜，同时就会有2个K+通过阳离子交换膜。
解题过程：
解答：(4) ①从图上可以看出，左侧下端加入的是稀硫酸，说明在左侧槽中发生的是生成H+的反应，即电极反应式为2H2O+4e-=O2↑+4H+,则该极发生还原反应，为阴极，应该与新型铝电池的负极相连接，即铝电极一端的C极。
②电解过程中，通过阴离子交换膜的离子是SO42-,从中间向左迁移，通过阳离子交换膜的离子是K+,从中间向右迁移，在同一段时间内通过的离子所携带的电荷应该是相同的，故每有1个SO42-通过阴离子交换膜，同时就会有2个K+通过阳离子交换膜，故通过阴离子交换膜的离子数小于通过阳离子交换膜的离子数。
③ b出口的产物为O2；
④左侧2H2O +4e- =O2↑+4H+ 右侧4H2O - 4e- =2H2↑+4OH-
1mol 1mol 1mol 1mol
可以看出，左侧的氢离子的物质的量的变化量与右侧的氢氧根离子的变化量是相等的，故△n(H+)-△n(OH-)=0，
这个答案我觉得有点怪，不能确定，不知道△n(H+)和△n(OH-)算不算开始加入的硫酸和KOH电离出的，通过1mol电子时，左侧的n(H+)=0.2mol+1mol=1.2mol,
右侧的n(OH-)=0.1mol+1mol=1.1mol，
二者的差是0.1mol，若只计算电解过程中的，则△n(H+)-△n(OH-)=0，请同学告知你的答案，咱们再讨论。
最终答案：见解析。
解题过程：
解答：(4) ①从图上可以看出，左侧下端加入的是稀硫酸，说明在左侧槽中发生的是生成H+的反应，即电极反应式为2H2O+4e-=O2↑+4H+,则该极发生还原反应，为阴极，应该与新型铝电池的负极相连接，即铝电极一端的C极。
②电解过程中，通过阴离子交换膜的离子是SO42-,从中间向左迁移，通过阳离子交换膜的离子是K+,从中间向右迁移，在同一段时间内通过的离子所携带的电荷应该是相同的，故每有1个SO42-通过阴离子交换膜，同时就会有2个K+通过阳离子交换膜，故通过阴离子交换膜的离子数小于通过阳离子交换膜的离子数。
③ b出口的产物为O2；
④左侧2H2O +4e- =O2↑+4H+ 右侧4H2O - 4e- =2H2↑+4OH-
1mol 1mol 1mol 1mol
可以看出，左侧的氢离子的物质的量的变化量与右侧的氢氧根离子的变化量是相等的，故△n(H+)-△n(OH-)=0，
这个答案我觉得有点怪，不能确定，不知道△n(H+)和△n(OH-)算不算开始加入的硫酸和KOH电离出的，通过1mol电子时，左侧的n(H+)=0.2mol+1mol=1.2mol,
右侧的n(OH-)=0.1mol+1mol=1.1mol，
二者的差是0.1mol，若只计算电解过程中的，则△n(H+)-△n(OH-)=0，请同学告知你的答案，咱们再讨论。
最终答案：见解析。
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