55、可用于电动汽车的铝-空气燃料电池,通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液,铝合金为负极,空气电极为正极。下列说法正确的是()。

这是一道关于**铝-空气燃料电池**原理的化学题。我们需要根据原电池的工作原理，结合电解质溶液的环境（中性 NaCl 或碱性 NaOH）来分析各个选项。 ### 核心考点分析 1. **原电池基本原理**： * **负极**：发生氧化反应，失去电子。 * **正极**：发生还原反应，得到电子。 * **电子流向**：外电路中，电子从负极流向正极。 * **电流流向**：外电路中，电流从正极流向负极。 2. **电极反应式的书写**：需考虑电解质溶液的酸碱性对产物的影响。 --- ### 选项逐一解析 #### A. 以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时,正极反应都为: $O_2+2H_2O+4e^-=4OH^-$ * **分析**： * 铝-空气电池的正极是空气电极，氧气（$O_2$）在正极得电子发生还原反应。 * 在**中性环境**（NaCl溶液）中，氧气得电子结合水生成氢氧根离子：$O_2 + 2H_2O + 4e^- = 4OH^-$。 * 在**碱性环境**（NaOH溶液）中，氧气同样得电子结合水生成氢氧根离子：$O_2 + 2H_2O + 4e^- = 4OH^-$。 * 两种情况下，正极的反应本质相同，都是吸氧腐蚀类型的还原反应。 * **结论**：**正确**。 #### B. 以NaOH溶液为电解液时,负极反应为: $Al+3OH^--3e^-=Al(OH)_3\downarrow$ * **分析**： * 负极是铝合金，铝（Al）失去电子变成 $Al^{3+}$。 * 关键在于电解质是 **NaOH（强碱）**。生成的 $Al^{3+}$ 不会以 $Al(OH)_3$ 沉淀的形式存在，因为 $Al(OH)_3$ 是两性氢氧化物，能溶于强碱生成偏铝酸根离子（$AlO_2^-$ 或写作 $[Al(OH)_4]^-$）。 * 正确的负极反应式应为：$Al - 3e^- + 4OH^- = AlO_2^- + 2H_2O$ （或 $Al - 3e^- + 4OH^- = [Al(OH)_4]^-$）。 * 选项中生成沉淀 $Al(OH)_3$ 不符合强碱性环境的事实。 * **结论**：**错误**。 #### C. 以NaOH溶液为电解液时,电池在工作过程中电解液的pH保持不变 * **分析**： * 让我们写出总反应方程式。 * 负极：$Al - 3e^- + 4OH^- = AlO_2^- + 2H_2O$ * 正极：$O_2 + 2H_2O + 4e^- = 4OH^-$ * 为了平衡电子数（最小公倍数12），负极$\times 4$，正极$\times 3$： * 负极：$4Al - 12e^- + 16OH^- = 4AlO_2^- + 8H_2O$ * 正极：$3O_2 + 6H_2O + 12e^- = 12OH^-$ * **总反应**：$4Al + 3O_2 + 4OH^- = 4AlO_2^- + 2H_2O$ * 从总反应可以看出，反应消耗了 $OH^-$。随着电池工作，溶液中 $c(OH^-)$ 降低，因此 pH 值会**减小**，而不是保持不变。 * **结论**：**错误**。 #### D. 电池工作时,电子通过外电路从正极流向负极 * **分析**： * 在原电池中，负极失去电子，正极得到电子。 * 因此，电子在外电路中的流动方向是：**从负极流向正极**。 * 选项说反了。 * **结论**：**错误**。 --- ### 最终结论 综上所述，只有选项 A 的描述是完全正确的。 **正确答案：A**