Question

Li-SOCl₂电池可用于心脏起搏器．该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl₄-SOCl₂．电池的总反应可表示为：4Li+2SOCl₂═4LiCl+S+SO₂．请回答下列问题：
（1）电池的负极材料为

 

，发生的电极反应为

 

；
（2）电池正极发生的电极反应为

 

；
（3）SOCl₂易挥发，实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl₂，有Na₂SO₃和NaCl生成．如果把少量水滴到SOCl₂中，反应的化学方程式为

 

（4）组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是

 

．
（5）用此蓄电池电解含有0.1mol．L^-1 CuSO₄和0.1mol．L^-1 NaCl的混合溶液100mL，假如电路中转移了0.02mol e^-，且电解池的电极均为惰性电极，阳极产生的气体在标准状况下的体积是

 

L，将电解后的溶液加水稀释至1L，此时溶液的pH

 

．

Answer 1

考点：化学电源新型电池,电解原理

专题：电化学专题

分析：（1）原电池中，失电子发生氧化反应的极是负极，该极上发生失电子的氧化反应；
（2）原电池的正极上发生得电子的还原反应；
（3）根据SOCl₂与NaOH溶液反应的生成物确定SOCl₂与水反应的生成物；
（4）根据类比钠的活泼性判断锂的活泼性，根据锂的活泼性以及SOCl₂的性质分析；
（5）由离子放电顺序可知，电解含有0.01molCuSO₄和0.01molNaCl的混合溶液100ml，阳极上氯离子和氢氧根离子放电生成氯气和氧气，2Cl^--2e^-=Cl₂↑，阴极上铜离子得电子，以此计算．

解答： 解：（1）该原电池中锂的活泼性大于碳的，所以锂作负极，负极上Li失电子，发生氧化反应．
故答案为：锂；Li-e^-═Li⁺；
（2）正极上得电子发生还原反应，根据反应方程式知，SOCl₂得电子生成Cl^-、S、SO₂，电极方程式为2SOCl₂+4e^-=4Cl^-+S+SO₂，
故答案为：2SOCl₂+4e^-=4Cl^-+S+SO₂； 
（3）由NaOH和SOCl₂生成Na₂SO₃和NaCl两种盐知，SOCl₂和水生成酸或酸性氧化物，根据原子守恒得，SOCl₂和水生成SO₂和HCl，即SOCl₂+H₂O=SO₂↑+2HCl↑．
故答案为：SOCl₂+H₂O=SO₂↑+2HCl↑．
（4）锂和钠是同一主族的元素，性质具有相似性，钠和空气中的氧气、水蒸气反应，所以锂和空气中的氧气、水蒸气也能反应；SOCl₂也可与水反应，所以组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行．
故答案为：锂是活泼金属，易与H₂O、O₂反应；SOCl₂也可与水反应．
（5）解：计算得到，电解含有0.01mol CuSO₄和0.01molNaCl的混合溶液100mL，电路中转移了0.02mol e^-，依据电极反应和电子守恒分析判断；
阳极：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，
 0.01mol  0.01mol  0.005mol
      4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，
0.01mol  0.01mol   0.0025mol
阴极：Cu²⁺+2e^-=Cu   
    0.01mol   0.02mol       
所以阳极上生成的气体在标准状况下的体积=（0.005mol+0.0025mol）×22.4L/mol=0.168L；
阳极氢氧根离子减少0.01mol，则溶液中氢离子增加0.01mol，将电解后的溶液加水稀释至1L，溶液中氢离子浓度=

0.01mol

1L

=0.01mol/L，溶液PH=2；
故答案为：0.168；2．

点评：本题以原电池为载体考查了化学电源新型电池，Li-SOCl₂电池虽是新型电池，以教材中Cu-Zn原电池的工作原理为依据，判断该电池的正负极及电极反应式．要学会从教材中找出知识点原型进行知识迁移、解决问题的方法．