Question

【题目】熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视。某燃料电池以熔融的K2CO3(其中不含O2-和HCO3-)为电解质，以丁烷为燃料，以空气为氧化剂，以具有催化作用和导电性能的稀土金属材料为电极。该燃料电池负极电极反应式为：2C4H10+26CO32-－52e- =34CO2+10H2O。

试回答下列问题：

（1）该燃料电池的化学反应方程式为 ；

（2）正极电极反应式为 。

（3）为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定。为此，必须在通入的空气中加入一种物质，加入的物质是 ，它来自 。

（4）某学生想用该燃料电池和右图所示装置来电解饱和食盐水

①写出反应的离子方程式 。

②将湿润的淀粉KI试纸放在该装置附近，发现试纸变蓝，待一段时间后又发现蓝色褪去，这是因为过量的Cl2将生成的I2氧化。若反应的Cl2和I2的物质的量之比为5:1，且生成两种酸。该反应的化学方程式为 。

③若电解后得到200mL 3.25mol/LNaOH溶液，则消耗C4H10 的体积在标准状况下为 mL。

Answer 1

【答案】（1）2C4H10+13O2=8CO2+10H2O；

（2）O2＋2CO2 +4e-=2CO32-

（3）CO2；负极反应产物

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

【解析】

试题分析：（1）该电池中，丁烷和氧气反应生成二氧化碳和水，反应方程式为：2C4H10+13O2=8CO2+10H2O，故答案为：2C4H10+13O2=8CO2+10H2O；

（2）燃料电池中负极上是燃料失电子的氧化反应子，电极反应式为：2C4H10+26CO32--52e-=34CO2+10H2O；故答案为：2C4H10+26CO32--52e-=34CO2+10H2O；

（3）由于原电池的负极产物有水生成，所以负极必有CO32-参加反应，同时根据碳守恒可知必需通入CO2，二氧化碳可以来自负极反应产物，故答案为：CO2；负极反应产物；

（4）)①电解饱和食盐水时，阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上氢离子放电生成氢气，同时还生成氢氧化钠，离子方程式为：2Cl-+2H2O Cl2↑+H2↑+2OH-，故答案为：2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-；

②氯气氧化KI生成碘单质遇淀粉变蓝，离子反应为Cl2+2I-═I2+2Cl-，过量的Cl2将生成的I2又氧化，若反应的Cl2和I2物质的量之比为5：1，且生成两种酸，Cl元素的化合价降低，生成盐酸，I元素的化合价升高，由电子守恒可知，5×2×(1-0)=1×2×(x-0)，解得x=+5，生成物为碘酸，该化学反应为5Cl2+I2+6H2O═2HIO3+10HCl，故答案为：5Cl2+I2+6H2O═2HIO3+10HCl；

③氢氧化钠的物质的量=3.25mol/L×0.2L=0.65mol，根据2Cl-+2H2O Cl2↑+H2↑+2OH-知，生成0.65mol氢氧化钠时转移电子的物质的量=×2=0.65mol，串联电池中转移电子数相等，所以丁烷的体积=×22.4L/mol=560mL，故答案为：560。