Question

【題目】熔融鹽燃料電池具有高的發(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HCO3-)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+26CO32-－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右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200mL 3.25mol/LNaOH溶液，則消耗C4H10 的體積在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為 mL。

Answer 1

【答案】（1）2C4H10+13O2=8CO2+10H2O；

（2）O2＋2CO2 +4e-=2CO32-

（3）CO2；負(fù)極反應(yīng)產(chǎn)物

（4）①2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH- ；②5Cl2+I2+6H2O=10HCl+2HIO3；③560

【解析】

試題分析：（1）該電池中，丁烷和氧氣反應(yīng)生成二氧化碳和水，反應(yīng)方程式為：2C4H10+13O2=8CO2+10H2O，故答案為：2C4H10+13O2=8CO2+10H2O；

（2）燃料電池中負(fù)極上是燃料失電子的氧化反應(yīng)子，電極反應(yīng)式為：2C4H10+26CO32--52e-=34CO2+10H2O；故答案為：2C4H10+26CO32--52e-=34CO2+10H2O；

（3）由于原電池的負(fù)極產(chǎn)物有水生成，所以負(fù)極必有CO32-參加反應(yīng)，同時(shí)根據(jù)碳守恒可知必需通入CO2，二氧化碳可以來自負(fù)極反應(yīng)產(chǎn)物，故答案為：CO2；負(fù)極反應(yīng)產(chǎn)物；

（4）)①電解飽和食鹽水時(shí)，陽極上氯離子放電生成氯氣，陰極上氫離子放電生成氫氣，同時(shí)還生成氫氧化鈉，離子方程式為：2Cl-+2H2O Cl2↑+H2↑+2OH-，故答案為：2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-；

②氯氣氧化KI生成碘單質(zhì)遇淀粉變藍(lán)，離子反應(yīng)為Cl2+2I-═I2+2Cl-，過量的Cl2將生成的I2又氧化，若反應(yīng)的Cl2和I2物質(zhì)的量之比為5：1，且生成兩種酸，Cl元素的化合價(jià)降低，生成鹽酸，I元素的化合價(jià)升高，由電子守恒可知，5×2×(1-0)=1×2×(x-0)，解得x=+5，生成物為碘酸，該化學(xué)反應(yīng)為5Cl2+I2+6H2O═2HIO3+10HCl，故答案為：5Cl2+I2+6H2O═2HIO3+10HCl；

③氫氧化鈉的物質(zhì)的量=3.25mol/L×0.2L=0.65mol，根據(jù)2Cl-+2H2O Cl2↑+H2↑+2OH-知，生成0.65mol氫氧化鈉時(shí)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=×2=0.65mol，串聯(lián)電池中轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等，所以丁烷的體積=×22.4L/mol=560mL，故答案為：560。