Question

Li-SOCl₂電池可用于心臟起搏器．該電池的電極材料分別為鋰和碳，電解液是LiAlCl₄-SOCl₂．電池的總反應(yīng)可表示為：4Li+2SOCl₂═4LiCl+S+SO₂．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）電池的負(fù)極材料為

 

，發(fā)生的電極反應(yīng)為

 

；
（2）電池正極發(fā)生的電極反應(yīng)為

 

；
（3）SOCl₂易揮發(fā)，實(shí)驗(yàn)室中常用NaOH溶液吸收SOCl₂，有Na₂SO₃和NaCl生成．如果把少量水滴到SOCl₂中，反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

（4）組裝該電池必須在無(wú)水、無(wú)氧的條件下進(jìn)行，原因是

 

．
（5）用此蓄電池電解含有0.1mol．L^-1 CuSO₄和0.1mol．L^-1 NaCl的混合溶液100mL，假如電路中轉(zhuǎn)移了0.02mol e^-，且電解池的電極均為惰性電極，陽(yáng)極產(chǎn)生的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積是

 

L，將電解后的溶液加水稀釋至1L，此時(shí)溶液的pH

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)電源新型電池,電解原理

專(zhuān)題：電化學(xué)專(zhuān)題

分析：（1）原電池中，失電子發(fā)生氧化反應(yīng)的極是負(fù)極，該極上發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)；
（2）原電池的正極上發(fā)生得電子的還原反應(yīng)；
（3）根據(jù)SOCl₂與NaOH溶液反應(yīng)的生成物確定SOCl₂與水反應(yīng)的生成物；
（4）根據(jù)類(lèi)比鈉的活潑性判斷鋰的活潑性，根據(jù)鋰的活潑性以及SOCl₂的性質(zhì)分析；
（5）由離子放電順序可知，電解含有0.01molCuSO₄和0.01molNaCl的混合溶液100ml，陽(yáng)極上氯離子和氫氧根離子放電生成氯氣和氧氣，2Cl^--2e^-=Cl₂↑，陰極上銅離子得電子，以此計(jì)算．

解答： 解：（1）該原電池中鋰的活潑性大于碳的，所以鋰作負(fù)極，負(fù)極上Li失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)．
故答案為：鋰；Li-e^-═Li⁺；
（2）正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，根據(jù)反應(yīng)方程式知，SOCl₂得電子生成Cl^-、S、SO₂，電極方程式為2SOCl₂+4e^-=4Cl^-+S+SO₂，
故答案為：2SOCl₂+4e^-=4Cl^-+S+SO₂； 
（3）由NaOH和SOCl₂生成Na₂SO₃和NaCl兩種鹽知，SOCl₂和水生成酸或酸性氧化物，根據(jù)原子守恒得，SOCl₂和水生成SO₂和HCl，即SOCl₂+H₂O=SO₂↑+2HCl↑．
故答案為：SOCl₂+H₂O=SO₂↑+2HCl↑．
（4）鋰和鈉是同一主族的元素，性質(zhì)具有相似性，鈉和空氣中的氧氣、水蒸氣反應(yīng)，所以鋰和空氣中的氧氣、水蒸氣也能反應(yīng)；SOCl₂也可與水反應(yīng)，所以組裝該電池必須在無(wú)水、無(wú)氧的條件下進(jìn)行．
故答案為：鋰是活潑金屬，易與H₂O、O₂反應(yīng)；SOCl₂也可與水反應(yīng)．
（5）解：計(jì)算得到，電解含有0.01mol CuSO₄和0.01molNaCl的混合溶液100mL，電路中轉(zhuǎn)移了0.02mol e^-，依據(jù)電極反應(yīng)和電子守恒分析判斷；
陽(yáng)極：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，
 0.01mol  0.01mol  0.005mol
      4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，
0.01mol  0.01mol   0.0025mol
陰極：Cu²⁺+2e^-=Cu   
    0.01mol   0.02mol       
所以陽(yáng)極上生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積=（0.005mol+0.0025mol）×22.4L/mol=0.168L；
陽(yáng)極氫氧根離子減少0.01mol，則溶液中氫離子增加0.01mol，將電解后的溶液加水稀釋至1L，溶液中氫離子濃度=

0.01mol

1L

=0.01mol/L，溶液PH=2；
故答案為：0.168；2．

點(diǎn)評(píng)：本題以原電池為載體考查了化學(xué)電源新型電池，Li-SOCl₂電池雖是新型電池，以教材中Cu-Zn原電池的工作原理為依據(jù)，判斷該電池的正負(fù)極及電極反應(yīng)式．要學(xué)會(huì)從教材中找出知識(shí)點(diǎn)原型進(jìn)行知識(shí)遷移、解決問(wèn)題的方法．