新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入CH4和O2，电解质为KOH溶液．某研究小组将两个

Question

新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入CH4和O2，电解质为KOH溶液．某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行饱和氧化钠辖液电解实验，如图1所示．回答下列问题：（1）甲烷燃料电池正极、负极的电极反应分别为______、______．（2）闭合K开关后，a、b电极上均有气体产生．电解氯化钠溶液的总反应方程式为2NaCl+2H2O 电解 . 2NaOH+H2↑+Cl2↑2NaCl+2H2O 电解 . 2NaOH+H2↑+Cl2↑；（3）氯碱厂电解饱和食盐水制取烧碱，同时制盐酸的工艺流程如图2：根据题意完成下列填空：①粗盐中含有Ca2+、Mg2+、SO42-等杂质，精制时所用试剂为：A 盐酸；B BaCl2溶液；C NaOH溶液；D Na2CO3溶液．加入试剂的顺序是______．②电解饱和食盐水时，与电源正极相连的电极上发生的反应为______．与电源负极线连的电极附近溶液pH______（变大、不变、变小）．③HCl合成反应中保持过量的气体是______；从HCl合成塔的观察口能观察到的现象是______．④利用HCl合成时放出的热量来产生水蒸汽，用于NaOH溶液的蒸发，这样做的优点是______．⑤检验NaOH产品中是否含有NaCl的实验方案是______．

Answer 1

（1）燃料电池中，正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，电极反应式为：2O₂+4H₂O+8e^-=8OH^-，负极上甲烷失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O，
故答案为：2O₂+4H₂O+8e^-=8OH^-，CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O；
（2）电解饱和氯化钠溶液时，阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上氢离子放电生成氢气，同时溶液中产生氢氧化钠，所以电池反应式为：2NaCl+2H₂O

电解  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，
故答案为：2NaCl+2H₂O

电解  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑；
（3）①SO₄^2-、Ca²⁺、Mg²⁺等分别与BaCl₂溶液、Na₂CO₃溶液、NaOH溶液反应生成沉淀，可再通过过滤除去，Na₂CO₃溶液能除去过量的BaCl₂溶液，盐酸能除去过量的Na₂CO₃溶液和NaOH溶液，所以应先加BaCl₂溶液再加氢氧化钠溶液，或者是先加氢氧化钠溶液再加氯化钡溶液，然后加Na₂CO₃溶液，最后加入盐酸，所以正确顺序为BCDA 或CBDA，
故答案为：BCDA 或CBDA；  
②电解饱和食盐水时，与电源正极相连的电极上氯离子失电子发生氧化反应，电极反应式为：发生的反应为2Cl^--2e→Cl₂，阴极上氢离子得电子生成氢气，同时阴极附近生成氢氧根离子，溶液呈碱性，pH变大，
故答案为：2Cl^--2e→Cl₂，变大；
③HCl合成反应中保持过量的气体是氢气，氢气在氯气中燃烧产生苍白色火焰，故答案为：氢气；苍白色火焰；
④利用HCl合成时放出的热量来产生水蒸汽，用于NaOH溶液的蒸发，这样做的优点是充分利用能量，故答案为：充分利用能量；
⑤氯离子的检验方法是：加足量稀硝酸至呈酸性，然后滴加硝酸银溶液，若产生白色沉淀，则含有氯化钠，故答案为：加足量稀硝酸至呈酸性，然后滴加硝酸银溶液，若产生白色沉淀，则含有氯化钠．