Question

（1）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炭，电解液是LiAlCl₄-SOCl₂．电池的总反应可表示为：4Li+2SOCl₂═4LiCl+S+SO₂．
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

 

；
（2）肼（N₂H₄）一空气燃料电池是一种碱性电池，该电池放电时，负极的反应式为

 

．
（3）人工肾脏可用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素，原理如图（下面）．
①电源的负极为

 

（填“a”或“b”）．
②阳极室中发生的反应依次为

 

、

 

．
③电解结束后，阴极室溶液的pH与电解前相比将

 

；若两极共收集到气体13.44L（标准状况），则除去的尿素为

 

g．（忽略气体的溶解）．

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）该电池反应式中，Li元素化合价由0价变为+1价、S元素化合价由+4价变为0价，所以Li是负极，负极上Li失电子发生氧化反应；正极上SOCl₂得电子发生还原反应；
（2）燃料电池中负极上通入燃料、正极上通入氧化剂，所以该燃料电池中负极上通入肼，肼失电子和氢氧根离子反应生成氮气、水；
（3）①根据图知，左边惰性电极是阳极、右边惰性电极是阴极，阴极连接电源负极；
②阴极反应为：6H₂O+6e^-═6OH^-+3H₂↑（或6H⁺+6e^-═3H₂↑），阳极反应为：6Cl^--6e^-═3Cl₂↑，CO（NH₂）₂+3Cl₂+H₂O═N₂+CO₂+6HCl；
③阴极反应为：6H₂O+6e^-═6OH^-+3H₂↑（或6H⁺+6e^-═3H₂↑）阳极反应为：6Cl^--6e^-═3Cl₂↑，CO（NH₂）₂+3Cl₂+H₂O═N₂+CO₂+6HCl，根据上述反应式可以看出在阴、阳极上产生的OH^-、H⁺的数目相等，阳极室中反应产生的H⁺通过质子交换膜进入阴极室与OH^-恰好反应生成水，所以阴极室中电解前后溶液的pH不变；若两极共收集到气体13.44L（标准状况），混合气体物质的量=

13.44L

22.4L/mol

=0.6mol，根据CO（NH₂）₂+3Cl₂+H₂O═N₂+CO₂+6HCl可知n（N₂）=n（CO₂）=0.6mol×

1

5

=0.12 mol，根据N原子守恒计算尿素的物质的量，再根据m=nM计算尿素质量．

解答： 解：（1）①该电池反应式中，Li元素化合价由0价变为+1价、S元素化合价由+4价变为0价，所以Li是负极，负极上Li失电子发生氧化反应，电极反应式为Li-e^-═Li⁺，故答案为：Li；Li-e^-═Li⁺；
②正极上SOCl₂得电子发生还原反应，电极反应式为2SOCl₂+4e^-═4Cl^-+S+SO₂，故答案为：2SOCl₂+4e^-═4Cl^-+S+SO₂；
（2）燃料电池中负极上通入燃料、正极上通入氧化剂，所以该燃料电池中负极上通入肼，肼失电子和氢氧根离子反应生成氮气、水，电极反应式为N₂H₄-4e^-+4OH^-=N₂+4H₂O，故答案为：N₂H₄-4e^-+4OH^-=N₂+4H₂O；
（3）①根据图知，左边惰性电极是阳极、右边惰性电极是阴极，阴极连接电源负极，所以b是负极，故答案为：b；
②根据图知，阴极反应为：6H₂O+6e^-═6OH^-+3H₂↑（或6H⁺+6e^-═3H₂↑），阳极反应为：6Cl^--6e^-═3Cl₂↑，CO（NH₂）₂+3Cl₂+H₂O═N₂+CO₂+6HCl，
故答案为：6Cl^--6e^-═3Cl₂↑；CO（NH₂）₂+3Cl₂+H₂O═N₂+CO₂+6HCl；
③阴极反应为6H₂O+6e^-═6OH^-+3H₂↑（或6H⁺+6e^-═3H₂↑），阳极反应为6Cl^--6e^-═3Cl₂↑，CO（NH₂）₂+3Cl₂+H₂O═N₂+CO₂+6HCl，根据上述反应式可以看出在阴、阳极上产生的OH^-、H⁺的数目相等，阳极室中反应产生的H⁺通过质子交换膜进入阴极室与OH^-恰好反应生成水，所以阴极室中电解前后溶液的pH不变；若两极共收集到气体13.44L（标准状况），混合气体物质的量=

13.44L

22.4L/mol

=0.6mol，根据CO（NH₂）₂+3Cl₂+H₂O═N₂+CO₂+6HCl可知n（N₂）=n（CO₂）=0.6mol×

1

5

=0.12 mol，根据N原子守恒得n[CO（NH₂）₂]=n（N₂）=0.12mol，尿素质量m=nM=0.12mol×60g/mol=7.2g，
故答案为：不变；7.2．

点评：本题考查化学电源新型电池、电解原理等知识点，明确各个电极上发生的反应是解本题关键，难点是电极反应式的书写及有关计算，书写电极反应式要结合电解质溶液酸碱性书写，注意（3）中阳极上所发生的反应，为易错点．