Question

（1）全固态锂离子电池的结构如图所示，放电时电池反应为 2Li＋MgH₂=Mg＋2LiH。放电时，X 极作_________极。充电时，Y 极反应式为___________。

（2）电渗析法处理厨房垃圾发酵液，同时得到乳酸的原理如图所示(图中“HA”表示乳酸分子，A^－表示乳酸根离子)。

①阳极的电极反应式为 ________________

②简述浓缩室中得到浓乳酸的原理：________________

③电解过程中，采取一定的措施可控制阳极室的 pH 约为 6～8，此时进入浓缩室的OH^－可忽略不计。400 mL 10 g∙L ⁻¹ 乳酸溶液通电一段时间后，浓度上升为 145 g∙L ⁻¹ (溶液体积变化忽略不计)，阴极上产生的 H₂ 在标准状况下的体积约为_____________L。(乳酸的摩尔质量为90 g•mol^-1)

Answer

正 LiH + e－ = Li +H－ 4OH－ − 4e－ = O2↑+ 2H2O 阳极室中的H+穿过阳离子交换膜与阴极室中穿过阴离子交换膜的A－离子在浓缩室结合生成HA 6.72

【解析】

⑴放电时电池反应为 2Li＋MgH2 = Mg＋2LiH。Li化合价升高失去电子，放电时，作负极，MgH2作正极；

⑵①阳极上阴离子得到电子，即水中的氢氧根得到电子；②阳极室中的H+穿过阳离子交换膜与阴极室中穿过阴离子交换膜的A－离子在浓缩室结合生成HA；③计算乳酸增加的质量，再计算乳酸的物质的量，根据2HA —2A－—H2关系得到阴极上产生的H2的物质的量及体积。

⑴全固态锂离子电池的结构如图所示，放电时电池反应为 2Li＋MgH2 = Mg＋2LiH。Li化合价升高失去电子，放电时，作负极，MgH2作正极，因此放电时，X极作正极，充电时，Y极为阴极，其电极反应式为LiH + e－ = Li +H－，故答案为：正；LiH + e－ = Li +H－；

⑵①阳极上阴离子得到电子，即水中的氢氧根得到电子，其电极反应式为4OH－ − 4e－ = O2↑+ 2H2O，故答案为：4OH－ − 4e－ = O2↑+ 2H2O；

②简述浓缩室中得到浓乳酸的原理：阳极室中的H+穿过阳离子交换膜与阴极室中穿过阴离子交换膜的A－离子在浓缩室结合生成HA，故答案为：阳极室中的H+穿过阳离子交换膜与阴极室中穿过阴离子交换膜的A－离子在浓缩室结合生成HA；

③400 mL 10 g∙L −1 乳酸溶液通电一段时间后，浓度上升为 145 g∙L −1 (溶液体积变化忽略不计)，则增加的乳酸的质量为(145 g∙L −1−10 g∙L −1)×0.4L=54g，增加的乳酸的物质的量为，根据2HA —2A－—H2关系得到阴极上产生的 H2的物质的量为，在标准状况下的体积约为0.3mol×22.4 L∙mol −1 = 6.72L，故答案为：6.72。