Question

熔融鹽燃料電池具有較高的發(fā)電效率，因而受到重視。某燃料電池以熔融的K2CO3(其中不含O2－和HCO)為電解質(zhì)，以丁烷為燃料，以空氣為氧化劑，以具有催化作用和導(dǎo)電性能的稀土金屬材料為電極。該燃料電池負(fù)極電極反應(yīng)式為：2C4H10＋26CO－52e－===34CO2＋10H2O。

試回答下列問題：

（1）該燃料電池的化學(xué)反應(yīng)方程式為______________________________________________；

（2）正極電極反應(yīng)式為____________________________________________。

（3）為了使該燃料電池長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，電池的電解質(zhì)組成應(yīng)保持穩(wěn)定。為此，必須在通入的空氣中加入一種物質(zhì)，加入的物質(zhì)是________，它來自____________。

（4）某學(xué)生想用該燃料電池和如圖所示裝置來電解飽和食鹽水：

①寫出反應(yīng)的離子方程式_______________________________________。

②將濕潤(rùn)的淀粉KI試紙放在該裝置附近，發(fā)現(xiàn)試紙變藍(lán)，待一段時(shí)間后又發(fā)現(xiàn)藍(lán)色褪去，這是因?yàn)檫^量的Cl2將生成的I2氧化。若反應(yīng)的Cl2和I2的物質(zhì)的量之比為5∶1，且生成兩種酸。該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________________________________________________________。

③若電解后得到200 mL 3.25 mol·L－1 NaOH溶液，則消耗C4H10的體積在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為________mL。

 

Answer 1

（1）2C4H10＋13O2===8CO2＋10H2O

（2）13O2＋26CO2＋52e－===26CO

（3）CO2　負(fù)極產(chǎn)物

（4）①2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－

②5Cl2＋I(xiàn)2＋6H2O===10HCl＋2HIO3　③560

【解析】

試題分析：（1）該燃料電池的反應(yīng)實(shí)質(zhì)是丁烷與氧氣反應(yīng)生成二氧化碳、水，所以總反應(yīng)的化學(xué)方程式為2C4H10＋13O2===8CO2＋10H2O

（2）用總反應(yīng)方程式減去負(fù)極反應(yīng)方程式可得正極反應(yīng)方程式為13O2＋26CO2＋52e－===26CO

（3）該反應(yīng)的中有水生成，所以在空氣中應(yīng)充入二氧化碳，以保證碳酸鉀電解質(zhì)的穩(wěn)定性；二氧化碳來自于電池的負(fù)極；

（4）①電解飽和食鹽水得到氯氣、氫氣、氫氧化鈉，反應(yīng)的離子方程式為2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－

②氯氣將生成的I2氧化，得到兩種酸，反應(yīng)的Cl2和I2的物質(zhì)的量之比為5∶1，說明1個(gè)Cl原子得電子的數(shù)目是1個(gè)I原子失去電子數(shù)目的1/5，所以Cl的化合價(jià)由0價(jià)降為-1價(jià)，則I的化合價(jià)由0價(jià)升高為+5價(jià)，結(jié)合溶液中的水判斷該兩種酸是HCl和H HIO3，化學(xué)方程式為5Cl2＋I(xiàn)2＋6H2O===10HCl＋2HIO3　

③電解后得到200 mL 3.25 mol·L－1 NaOH溶液，氫氧化鈉的物質(zhì)的量 是0.65mol，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是0.65mol，根據(jù)2C4H10＋26CO－52e－===34CO2＋10H2O，得需要丁烷的物質(zhì)的量是0.025mol，標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積是0.025mol×22.4L/mol=0.56L=560mL。

考點(diǎn)：考查電化學(xué)反應(yīng)原理的應(yīng)用與計(jì)算