Question

14．熔融鹽燃料電池具有較高的發電效率，因而受到重視．某燃料電池以熔融的K₂CO₃（其中不含O^2-和HCO^-₃）為電解質，以丁烷為燃料，以空氣為氧化劑，以具有催化作用和導電性能的稀土金屬材料為電極．該燃料電池負極電極反應式為：2C₄H₁₀+26CO₃^2--52e^-═34CO₂+10H₂O．
試回答下列問題：
（1）該燃料電池中發生氧化反應的物質是丁烷．
（2）該燃料電池的化學反應方程式為2C₄H₁₀+13O₂=8CO₂+10H₂O；
（3）某學生想用該燃料電池電解飽和食鹽水，寫出反應的離子方程式2Cl^-+2H₂O $\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2OH^-．
（4）當電路中通過0.26NA的電子時，消耗的氧氣的體積（標況）為1.456L；此時電解飽和食鹽水生成的氯氣的物質的量是0.13mol；若此時溶液體積為200ml，則生成的NaOH的物質的量濃度為1.3mol/L．

Answer 1

分析 （1）燃料電池中發生氧化反應的物質為負極燃料；
（2）丁烷和氧氣反應生成二氧化碳和水；
（3）電解飽和食鹽水時，陽極上氯離子放電，陰極上氫離子放電；
（4）電路中通過0.26NA的電子時，根據串聯電池中轉移電子數相等計算．

解答 解：（1）燃料電池中發生氧化反應的物質為負極燃料，所以該燃料電池中發生氧化反應的物質是丁烷，故答案為：丁烷；
（2）該電池中，丁烷和氧氣反應生成二氧化碳和水，反應方程式為：2C₄H₁₀+13O₂=8CO₂+10H₂O，
故答案為：2C₄H₁₀+13O₂=8CO₂+10H₂O；
（3）電解飽和食鹽水時，陽極上氯離子放電生成氯氣，陰極上氫離子放電生成氫氣，同時還生成氫氧化鈉，離子方程式為：2Cl^-+2H₂O $\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2OH^-，
故答案為：2Cl^-+2H₂O $\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2OH^-；
（4）電路中通過0.26NA的電子時，因為串聯電池中轉移電子數相等，所以消耗的氧氣的體積（標況）為$\frac{0.26}{4}$×22.4=1.456L，
電解飽和食鹽水生成的氯氣的物質的量是$\frac{0.26}{2}$=0.13mol，生成氫氧化鈉的物質的量為0.26mol，所以NaOH的物質的量濃度為
$\frac{0.26}{0.2}$=1.3mol/L，故答案為：1.456；0.13mol；1.3mol/L．

點評 本題考查氧化還原反應及電解原理的應用，明確電解原理及離子的放電順序、氧化還原反應的原理，結合元素的化合價變化即可解答，題目難度中等．