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．该燃料电池正极电极反应式为:O2+2CO2+4e-═2CO32-．试回答下列问题:(1)该燃料电池的化学反应方程式为 ,(2)负极电极反应式为．(3)为了� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

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O^2-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．该燃料电池正极电极反应式为：O₂+2CO₂+4e^-═2CO₃^2-．试回答下列问题：
（1）该燃料电池的化学反应方程式为

；
（2）负极电极反应式为

．
（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写出该电解反应的离子方程式

．
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．已知参加反应的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．

考点：原电池和电解池的工作原理

专题：电化学专题

分析：（1）燃料电池的化学反应方程式为丁烷和氧气反应生成二氧化碳和水的反应；
（2）燃料电池中正极上是燃料失电子的氧化反应；
（3）根据碳守恒和两极上的变化考虑所加入的物质；
（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）燃料电池中正极上是燃料失电子的氧化反应子，电极反应式为：2C₄H₁₀+26CO₃^2--52e^-=34CO₂+10H₂O；故答案为：2C₄H₁₀+26CO₃^2--52e^-=34CO₂+10H₂O；
（3）由于原电池的负极产物有水生成，所以负极必有CO₃^2-参加反应，同时根据碳守恒可知必需通入CO₂，故答案为：CO₂；
（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

通电

Cl₂↑+H₂↑+2OH^-，
故答案为：2Cl^-+2H₂O

通电

Cl₂↑+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

通电

Cl₂↑+H₂↑+2OH^-知，生成0.65mol氢氧化钠时转移电子的物质的量=

0.65mol

×2=0.65mol，串联电池中转移电子数相等，所以丁烷的体积=

0.65mol

6.5×4

×22.4L/mol=560mL，
故答案为：560．

点评：本题考查了原电池、电解池的工作原理，明确正负极上得失电子的物质是解本题关键，难点是电子守恒的计算，为易错点．