Question

12．化工廠生產(chǎn)鹽酸的主要過程是：
（1）上述方法流程復(fù)雜而且造成能量浪費(fèi)．有人設(shè)想利用原電池原理直接制備鹽酸的同時(shí)，獲取電能．假設(shè)這種設(shè)想可行，下列說法中不正確的是BD．
A．兩極材料都用石墨，用稀鹽酸做電解質(zhì)溶液
B．通入氫氣的電極為原電池的正極
C．電解質(zhì)溶液中的陽離子向通氯氣的電極移動(dòng)
D．通氯氣的電極反應(yīng)為：Cl₂-2e^-=2Cl^-
（2）H₂與O₂也能在堿性介質(zhì)中設(shè)計(jì)成燃料電池，請(qǐng)寫出電池中兩極反應(yīng)式：
負(fù)極：2H₂-4e^-+4OH^-=4H₂O正極：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-．
（3）甲烷和氧氣也能在酸性環(huán)境下設(shè)計(jì)成原電池，則電池中的負(fù)極反應(yīng)式為：CH₄-8e^-+2H₂O=CO₂+8H⁺．

Answer 1

分析 （1）A、根據(jù)原電池的工作原理知識(shí)是來判斷；
B、通氫氣的電極發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng)；
C、原電池中電解質(zhì)溶液中的陽離子向正極移動(dòng)；
D、氯氣發(fā)生得電子的還原反應(yīng)；
（2）堿性介質(zhì)中，負(fù)極上氫氣失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成水，正極上氧氣得電子和水生成氫氧根離子；
（3）甲烷和氧氣也能在酸性環(huán)境下設(shè)計(jì)成原電池，則電池中的負(fù)極是燃料失電子的氧化反應(yīng)過程．

解答 解：根據(jù)燃料電池的工作原理，利用原電池原理直接制鹽酸的方程式為：H₂+Cl₂=2HCl，該原電池的工作原理和燃料電池的工作原理相似．
A、兩極材料可以都用石墨，一極通入氫氣，一極通入氯氣，可以用稀鹽酸做電解質(zhì)溶液，故A正確；
B、反應(yīng)H₂+Cl₂=2HCl中，氫氣失電子，所以通入氫氣的電極為原電池的負(fù)極，故B錯(cuò)誤；
C、在原電池中，電解質(zhì)溶液中的陽離子向正極移動(dòng)，通氯氣的電極為正極，故C正確；
D、通氯氣的電極為正極，發(fā)生得電子得還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：Cl₂+2e^-→2Cl^-，故D錯(cuò)誤．
故選BD；
（2）燃料電池中負(fù)極上通入燃料、正極上通入氧化劑，所以負(fù)極上通入H₂，正極上通入O₂，負(fù)極上氫氣失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成水，電極反應(yīng)式為2H₂+4OH^--4e^-═4H₂O，正極上氧氣得電子和水生成氫氧根離子，正極反應(yīng)式為O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-，
故答案為：2H₂-4e^-+4OH^-=4H₂O；O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；
（3）甲烷和氧氣也能在酸性環(huán)境下設(shè)計(jì)成原電池，則電池中的負(fù)極是燃料失電子的氧化反應(yīng)過程，電極反應(yīng)式為：CH₄-8e^-+2H₂O=CO₂+8H⁺，故答案為：CH₄-8e^-+2H₂O=CO₂+8H⁺．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)電源新型電池，明確各個(gè)電極上發(fā)生的反應(yīng)是解本題關(guān)鍵，難點(diǎn)是電極反應(yīng)式的書寫，要結(jié)合電解質(zhì)溶液酸堿性酸性，電解質(zhì)不同，電極反應(yīng)式可能不同．