Question

（1）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炭，電解液是LiAlCl₄-SOCl₂．電池的總反應可表示為：4Li+2SOCl₂═4LiCl+S+SO₂．
①電池的負極材料為

 

，發(fā)生的電極反應為

 

；
②電池正極發(fā)生的電極反應為

 

；
（2）肼（N₂H₄）一空氣燃料電池是一種堿性電池，該電池放電時，負極的反應式為

 

．
（3）人工腎臟可用間接電化學方法除去代謝產(chǎn)物中的尿素，原理如圖（下面）．
①電源的負極為

 

（填“a”或“b”）．
②陽極室中發(fā)生的反應依次為

 

、

 

．
③電解結(jié)束后，陰極室溶液的pH與電解前相比將

 

；若兩極共收集到氣體13.44L（標準狀況），則除去的尿素為

 

g．（忽略氣體的溶解）．

Answer 1

考點：化學電源新型電池,電解原理

專題：電化學專題

分析：（1）該電池反應式中，Li元素化合價由0價變?yōu)?1價、S元素化合價由+4價變?yōu)?價，所以Li是負極，負極上Li失電子發(fā)生氧化反應；正極上SOCl₂得電子發(fā)生還原反應；
（2）燃料電池中負極上通入燃料、正極上通入氧化劑，所以該燃料電池中負極上通入肼，肼失電子和氫氧根離子反應生成氮氣、水；
（3）①根據(jù)圖知，左邊惰性電極是陽極、右邊惰性電極是陰極，陰極連接電源負極；
②陰極反應為：6H₂O+6e^-═6OH^-+3H₂↑（或6H⁺+6e^-═3H₂↑），陽極反應為：6Cl^--6e^-═3Cl₂↑，CO（NH₂）₂+3Cl₂+H₂O═N₂+CO₂+6HCl；
③陰極反應為：6H₂O+6e^-═6OH^-+3H₂↑（或6H⁺+6e^-═3H₂↑）陽極反應為：6Cl^--6e^-═3Cl₂↑，CO（NH₂）₂+3Cl₂+H₂O═N₂+CO₂+6HCl，根據(jù)上述反應式可以看出在陰、陽極上產(chǎn)生的OH^-、H⁺的數(shù)目相等，陽極室中反應產(chǎn)生的H⁺通過質(zhì)子交換膜進入陰極室與OH^-恰好反應生成水，所以陰極室中電解前后溶液的pH不變；若兩極共收集到氣體13.44L（標準狀況），混合氣體物質(zhì)的量=

13.44L

22.4L/mol

=0.6mol，根據(jù)CO（NH₂）₂+3Cl₂+H₂O═N₂+CO₂+6HCl可知n（N₂）=n（CO₂）=0.6mol×

1

5

=0.12 mol，根據(jù)N原子守恒計算尿素的物質(zhì)的量，再根據(jù)m=nM計算尿素質(zhì)量．

解答： 解：（1）①該電池反應式中，Li元素化合價由0價變?yōu)?1價、S元素化合價由+4價變?yōu)?價，所以Li是負極，負極上Li失電子發(fā)生氧化反應，電極反應式為Li-e^-═Li⁺，故答案為：Li；Li-e^-═Li⁺；
②正極上SOCl₂得電子發(fā)生還原反應，電極反應式為2SOCl₂+4e^-═4Cl^-+S+SO₂，故答案為：2SOCl₂+4e^-═4Cl^-+S+SO₂；
（2）燃料電池中負極上通入燃料、正極上通入氧化劑，所以該燃料電池中負極上通入肼，肼失電子和氫氧根離子反應生成氮氣、水，電極反應式為N₂H₄-4e^-+4OH^-=N₂+4H₂O，故答案為：N₂H₄-4e^-+4OH^-=N₂+4H₂O；
（3）①根據(jù)圖知，左邊惰性電極是陽極、右邊惰性電極是陰極，陰極連接電源負極，所以b是負極，故答案為：b；
②根據(jù)圖知，陰極反應為：6H₂O+6e^-═6OH^-+3H₂↑（或6H⁺+6e^-═3H₂↑），陽極反應為：6Cl^--6e^-═3Cl₂↑，CO（NH₂）₂+3Cl₂+H₂O═N₂+CO₂+6HCl，
故答案為：6Cl^--6e^-═3Cl₂↑；CO（NH₂）₂+3Cl₂+H₂O═N₂+CO₂+6HCl；
③陰極反應為6H₂O+6e^-═6OH^-+3H₂↑（或6H⁺+6e^-═3H₂↑），陽極反應為6Cl^--6e^-═3Cl₂↑，CO（NH₂）₂+3Cl₂+H₂O═N₂+CO₂+6HCl，根據(jù)上述反應式可以看出在陰、陽極上產(chǎn)生的OH^-、H⁺的數(shù)目相等，陽極室中反應產(chǎn)生的H⁺通過質(zhì)子交換膜進入陰極室與OH^-恰好反應生成水，所以陰極室中電解前后溶液的pH不變；若兩極共收集到氣體13.44L（標準狀況），混合氣體物質(zhì)的量=

13.44L

22.4L/mol

=0.6mol，根據(jù)CO（NH₂）₂+3Cl₂+H₂O═N₂+CO₂+6HCl可知n（N₂）=n（CO₂）=0.6mol×

1

5

=0.12 mol，根據(jù)N原子守恒得n[CO（NH₂）₂]=n（N₂）=0.12mol，尿素質(zhì)量m=nM=0.12mol×60g/mol=7.2g，
故答案為：不變；7.2．

點評：本題考查化學電源新型電池、電解原理等知識點，明確各個電極上發(fā)生的反應是解本題關鍵，難點是電極反應式的書寫及有關計算，書寫電極反應式要結(jié)合電解質(zhì)溶液酸堿性書寫，注意（3）中陽極上所發(fā)生的反應，為易錯點．