Question

12．化工厂生产盐酸的主要过程是：
（1）上述方法流程复杂而且造成能量浪费．有人设想利用原电池原理直接制备盐酸的同时，获取电能．假设这种设想可行，下列说法中不正确的是BD．
A．两极材料都用石墨，用稀盐酸做电解质溶液
B．通入氢气的电极为原电池的正极
C．电解质溶液中的阳离子向通氯气的电极移动
D．通氯气的电极反应为：Cl₂-2e^-=2Cl^-
（2）H₂与O₂也能在碱性介质中设计成燃料电池，请写出电池中两极反应式：
负极：2H₂-4e^-+4OH^-=4H₂O正极：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-．
（3）甲烷和氧气也能在酸性环境下设计成原电池，则电池中的负极反应式为：CH₄-8e^-+2H₂O=CO₂+8H⁺．

Answer 1

分析 （1）A、根据原电池的工作原理知识是来判断；
B、通氢气的电极发生失去电子的氧化反应；
C、原电池中电解质溶液中的阳离子向正极移动；
D、氯气发生得电子的还原反应；
（2）碱性介质中，负极上氢气失电子和氢氧根离子反应生成水，正极上氧气得电子和水生成氢氧根离子；
（3）甲烷和氧气也能在酸性环境下设计成原电池，则电池中的负极是燃料失电子的氧化反应过程．

解答 解：根据燃料电池的工作原理，利用原电池原理直接制盐酸的方程式为：H₂+Cl₂=2HCl，该原电池的工作原理和燃料电池的工作原理相似．
A、两极材料可以都用石墨，一极通入氢气，一极通入氯气，可以用稀盐酸做电解质溶液，故A正确；
B、反应H₂+Cl₂=2HCl中，氢气失电子，所以通入氢气的电极为原电池的负极，故B错误；
C、在原电池中，电解质溶液中的阳离子向正极移动，通氯气的电极为正极，故C正确；
D、通氯气的电极为正极，发生得电子得还原反应，电极反应式为：Cl₂+2e^-→2Cl^-，故D错误．
故选BD；
（2）燃料电池中负极上通入燃料、正极上通入氧化剂，所以负极上通入H₂，正极上通入O₂，负极上氢气失电子和氢氧根离子反应生成水，电极反应式为2H₂+4OH^--4e^-═4H₂O，正极上氧气得电子和水生成氢氧根离子，正极反应式为O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-，
故答案为：2H₂-4e^-+4OH^-=4H₂O；O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；
（3）甲烷和氧气也能在酸性环境下设计成原电池，则电池中的负极是燃料失电子的氧化反应过程，电极反应式为：CH₄-8e^-+2H₂O=CO₂+8H⁺，故答案为：CH₄-8e^-+2H₂O=CO₂+8H⁺．

点评 本题考查化学电源新型电池，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，要结合电解质溶液酸碱性酸性，电解质不同，电极反应式可能不同．