题目内容
熔融盐燃料电池具有较高的发电效率，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
（4）某学生想用该燃料电池和如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?L-1 NaOH溶液，则消耗C4H10的体积在标准状况下为
考点：化学电源新型电池
专题：电化学专题
分析：（1）丁烷和氧气反应生成二氧化碳和水；
（2）正极上氧气得电子发生还原反应；
（3）根据碳守恒和两极上的变化考虑；
（4）①电解饱和食盐水时，阳极上氯离子放电，阴极上氢离子放电；
②在水溶液里，氯气能将碘氧化生成盐酸和碘酸；
③根据氢氧化钠计算转移电子数，根据串联电池中转移电子数相等计算丁烷的体积．
（2）正极上氧气得电子发生还原反应；
（3）根据碳守恒和两极上的变化考虑；
（4）①电解饱和食盐水时，阳极上氯离子放电，阴极上氢离子放电；
②在水溶液里，氯气能将碘氧化生成盐酸和碘酸；
③根据氢氧化钠计算转移电子数，根据串联电池中转移电子数相等计算丁烷的体积．
解答：
解：（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）正极上氧气得电子发生还原反应和二氧化碳反应生成碳酸根离子，电极反应式为：O2+2CO2+4e-=2CO32-或13O2+26CO2+52e-=26CO32-，
故答案为：O2+2CO2+4e-=2CO32-；
（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A必为CO2，负极反应式可表示为CH4+4CO32--8e-=5CO2+2H2O，它来源于负极上生成的二氧化碳即可
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-+2H2O
Cl2↑+H2↑+2OH-；
②阳极附近氯离子放电生成氯气，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=0.56L，
故答案为：0.56L．
故答案为：2C4H10+13O2=8CO2+10H2O；
（2）正极上氧气得电子发生还原反应和二氧化碳反应生成碳酸根离子，电极反应式为：O2+2CO2+4e-=2CO32-或13O2+26CO2+52e-=26CO32-，
故答案为：O2+2CO2+4e-=2CO32-；
（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A必为CO2，负极反应式可表示为CH4+4CO32--8e-=5CO2+2H2O，它来源于负极上生成的二氧化碳即可
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
| ||
故答案为：2Cl-+2H2O
| ||
②阳极附近氯离子放电生成氯气，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
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| 0.65mol |
| 2 |
| 0.65mol |
| 6.5×4 |
故答案为：0.56L．
点评：本题考查氧化还原反应及电解原理的应用，明确电解原理及离子的放电顺序、氧化还原反应的原理，结合元素的化合价变化即可解答，题目难度中等．
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