海洋的水資源和其他化學(xué)資源具有十分巨大的開發(fā)潛力。
(1)“氯堿工業(yè)”電解飽和食鹽水的化學(xué)方程式為:2NaCl+2H2O 通電 2NaOH+Cl2↑+H2↑2NaCl+2H2O 通電 2NaOH+Cl2↑+H2↑。制取的氯氣是實驗室和工業(yè)上的常用氣體,科學(xué)家基于Cl2易溶于CCl4的性質(zhì),發(fā)展了一種無需離子交換膜的新型氯流電池,可作儲能設(shè)備(如圖1)。充電時,電極a的反應(yīng)為:NaTi2(PO4)3+2Na++2e-═Na3Ti2(PO4)3。
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①放電時:正極反應(yīng)式為 Cl2+2e-=2Cl-Cl2+2e-=2Cl-,NaCl溶液的濃度增大增大。
②充電時:電極b是 陽陽極;每生成1molCl2,電極a質(zhì)量理論上增加 4646g。
(2)沿海電廠采用海水為冷卻水,但在排水管中生物的附著和滋生會阻礙冷卻水排放并降低冷卻效率,為解決這一問題,通常在管道口設(shè)置一對惰性電極(如圖2所示),通入一定的電流。陰極①陰極的電極反應(yīng)式為:2H2O+2e-=2OH-+H2↑2H2O+2e-=2OH-+H2↑,會使海水中的Mg2+沉淀積垢,需定期清理。②陽極區(qū)生成的Cl2在管道中可以生成氧化滅殺附著生物的NaClO的離子方程式為:Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2OCl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O。
(3)海水電池在海洋能源領(lǐng)域備受關(guān)注,一種鋰-海水一次電池構(gòu)造示意圖如圖3(玻璃陶瓷具有傳導(dǎo)離子和防水的功能)。
①M電極發(fā)生氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)(填反應(yīng)類型)。
②N電極反應(yīng)為2H2O+2e-═2OH-+H2↑和 O2+2H2O+4e-=4OH-O2+2H2O+4e-=4OH-。
(4)近年來科學(xué)家研究了一種光照充電Li-O2電池(如圖5所示)。光照時,光催化電極產(chǎn)生電子(e-和空穴(h+),驅(qū)動陰極反應(yīng)(Li++e-═Li)和陽極反應(yīng)(Li2O2+2h+═2Li++O2)對電池進行充電。放電時,Li+從電極穿過離子交換膜向電極遷移,總反應(yīng)為:2Li+O2=Li2O22Li+O2=Li2O2。
通電
通電
【答案】2NaCl+2H2O 2NaOH+Cl2↑+H2↑;Cl2+2e-=2Cl-;增大;陽;46;2H2O+2e-=2OH-+H2↑;Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O;氧化反應(yīng);O2+2H2O+4e-=4OH-;2Li+O2=Li2O2
通電
【解答】
【點評】
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