Question

熔融鹽燃料電池具有較高的發(fā)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）為電解質(zhì)，以丁烷為燃料，以空氣為氧化劑，以具有催化作用和導(dǎo)電性能的稀土金屬材料為電極．該燃料電池負(fù)極電極反應(yīng)式為：2C₄H₁₀+26CO-52e^-═34CO₂+10H₂O．
試回答下列問(wèn)題：
（1）該燃料電池的化學(xué)反應(yīng)方程式為

 

；
（2）正極電極反應(yīng)式為

 

．
（3）為了使該燃料電池長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，電池的電解質(zhì)組成應(yīng)保持穩(wěn)定．為此，必須在通入的空氣中加入一種物質(zhì)，加入的物質(zhì)是

 

．
（4）某學(xué)生想用該燃料電池和如圖所示裝置電解飽和食鹽水：寫(xiě)出反應(yīng)的離子方程式

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：原電池和電解池的工作原理

專題：電化學(xué)專題

分析：（1）丁烷和氧氣反應(yīng)生成二氧化碳和水；
（2）正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)；
（3）根據(jù)碳守恒和兩極上的變化考慮；
（4）電解飽和食鹽水時(shí)，陽(yáng)極上氯離子放電，陰極上氫離子放電，生成氫氣、氯氣和氫氧化鈉．

解答： 解：（1）該電池中，丁烷和氧氣反應(yīng)生成二氧化碳和水，反應(yīng)方程式為：2C₄H₁₀+13O₂=8CO₂+10H₂O，
故答案為：2C₄H₁₀+13O₂═8CO₂+10H₂O；
（2）正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸根離子，電極反應(yīng)式為：O₂+2CO₂+4e^-=2CO₃^2-
故答案為：O₂+2CO₂+4e^-═2CO₃^2-；
（3）由于原電池的負(fù)極產(chǎn)物有水生成，所以負(fù)極必有CO₃^2-參加反應(yīng)，同時(shí)根據(jù)碳守恒可知A必為CO₂，負(fù)極反應(yīng)式可表示為CH₄+4CO₃^2--8e^-=5CO₂+2H₂O，故答案為：CO₂；
（4）電解飽和食鹽水時(shí)，陽(yáng)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(shí)還生成氫氧化鈉，離子方程式為2Cl^-+2H₂O

電解  .

Cl₂↑+H₂↑+2OH^-，
故答案為：2Cl^-+2H₂O

電解  .

Cl₂↑+H₂↑+2OH^-．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了原電池原理，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重于學(xué)生的分析能力的考查，明確正負(fù)極上得失電子的物質(zhì)是解本題關(guān)鍵，注意把握電極方程式的書(shū)寫(xiě)，難度中等．