Question

2．有一種新型燃料電池，工作時(shí)在一極通入空氣，另一極通入丁烷氣體；電解質(zhì)是摻雜氧化釔（Y₂O₃）的氧化鋯（ZrO₂）晶體，在熔融狀態(tài)下能傳導(dǎo)O^2-．現(xiàn)用該燃料電池和惰性電極電解Na₂SO₄溶液一段時(shí)間，假設(shè)電解時(shí)溫度不變，下列說(shuō)法不正確的是（　�。�

• A． 在熔融電解質(zhì)中，O^2-由正極移向負(fù)極
• B． 電解一共生成0.9 mol氣體時(shí)，理論上消耗0.1 mol丁烷
• C． 電解池的陽(yáng)極反應(yīng)式為4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑
• D． 通入空氣的一極是正極，電極反應(yīng)式為O₂+4e^-═2O^2-

Answer 1

分析 丁烷具有還原性，為原電池的負(fù)極，被氧化，電極反應(yīng)式為C₄H₁₀+13O^2--26e^-=4CO₂+5H₂O，通入空氣的一極為原電池的正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O₂+4e^-=2O^2-，總反應(yīng)式為2C₄H₁₀+13O₂→8CO₂+10H₂O，用該燃料電池和惰性電極電解Na₂SO₄溶液，相當(dāng)于電解水在陰極氫離子得電子生成氫氣，陽(yáng)極氫氧根失電子生成氧氣，以此解答該題，注意電解質(zhì)和離子的定向移動(dòng)方向．

解答 解：A、原電池中陰離子向負(fù)極移動(dòng)，陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，所以在熔融電解質(zhì)中，O^2-移向負(fù)極，故A正確；
B、用該燃料電池和惰性電極電解Na₂SO₄溶液，相當(dāng)于電解水在陰極氫離子得電子生成氫氣，陽(yáng)極氫氧根失電子生成氧氣，總反應(yīng)為2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$O₂↑+2H₂↑，則電解一共生成0.9mol氣體時(shí)，即生成0.6mol氫氣，0.3mol氧氣，所以轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.6×2=1.2mol，又丁烷具有還原性，為原電池的負(fù)極，被氧化，電極反應(yīng)式為C₄H₁₀+13O^2--26e^-=4CO₂+5H₂O，所以消耗$\frac{1}{26}$×1.2=0.046mol，故B錯(cuò)誤；
C、電解池的陽(yáng)極反應(yīng)式為氫氧根失電子生成氧氣，電極反應(yīng)為：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，故C正確；
D、通入空氣的一極為原電池的正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O₂+4e^-=2O^2-，故D正確；
故選B．

點(diǎn)評(píng) 本題考查原電池、電解池知識(shí)，題目難度中等，注意電解質(zhì)溶液為非水物質(zhì)，此為解題的關(guān)鍵．