Question

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O^2－和HCO)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＋26CO－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________，它来自____________。

（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200 mL 3.25 mol·L^－1 NaOH溶液，则消耗C₄H₁₀的体积在标准状况下为________mL。

Answer

（1）2C4H10＋13O2===8CO2＋10H2O

（2）13O2＋26CO2＋52e－===26CO

（3）CO2 负极产物

（4）①2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－

②5Cl2＋I2＋6H2O===10HCl＋2HIO3 ③560

【解析】

试题分析：（1）该燃料电池的反应实质是丁烷与氧气反应生成二氧化碳、水，所以总反应的化学方程式为2C4H10＋13O2===8CO2＋10H2O

（2）用总反应方程式减去负极反应方程式可得正极反应方程式为13O2＋26CO2＋52e－===26CO

（3）该反应的中有水生成，所以在空气中应充入二氧化碳，以保证碳酸钾电解质的稳定性；二氧化碳来自于电池的负极；

（4）①电解饱和食盐水得到氯气、氢气、氢氧化钠，反应的离子方程式为2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－

②氯气将生成的I2氧化，得到两种酸，反应的Cl2和I2的物质的量之比为5∶1，说明1个Cl原子得电子的数目是1个I原子失去电子数目的1/5，所以Cl的化合价由0价降为-1价，则I的化合价由0价升高为+5价，结合溶液中的水判断该两种酸是HCl和H HIO3，化学方程式为5Cl2＋I2＋6H2O===10HCl＋2HIO3

③电解后得到200 mL 3.25 mol·L－1 NaOH溶液，氢氧化钠的物质的量 是0.65mol，转移电子的物质的量是0.65mol，根据2C4H10＋26CO－52e－===34CO2＋10H2O，得需要丁烷的物质的量是0.025mol，标准状况下的体积是0.025mol×22.4L/mol=0.56L=560mL。

考点：考查电化学反应原理的应用与计算