Question

13．一種新型燃料電池，一極通入空氣．另一極通入甲烷氣體；電解質(zhì)是摻雜氧化釔化鋯（ZrO₂）晶體，在熔融狀態(tài)下能傳導(dǎo)O^2-，下列對該燃料電池說法正確的是（　�。�

• A． 在熔融電解質(zhì)中，O^2-由負(fù)極移向正極
• B． 通入空氣的一極是正極，電極反應(yīng)為：O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-
• C． 通入甲烷的一極是負(fù)極，電極反應(yīng)為：CH₄+8e^-+4O^2-═CO₂+2H₂O
• D． 當(dāng)電路中通過amol電子時，理論上能生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下CO₂氣體2.8aL

Answer 1

分析 在丁烷燃料電池中，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為CH₄-8e^-+4O^2-=CO₂+2H₂O，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CH₄+2O₂═CO₂+2H₂O，在原電池中，陰離子向負(fù)極移動，陽離子向正極移動，再結(jié)合氧氣和二氧化碳的關(guān)系式進(jìn)行計(jì)算．

解答 解：A．該裝置是原電池，在熔融電解質(zhì)中，氧離子由正極向負(fù)極移動，故A錯誤；
B．通入空氣的電極是正極，正極上氧氣得電子生成氧離子，其電極反應(yīng)式為O₂+4e^-=2O^2-，故B錯誤；
C．通入甲烷的電極是負(fù)極，負(fù)極上甲烷失電子和氧離子反應(yīng)生成二氧化碳和水，電極反應(yīng)式為CH₄-8e^-+4O^2-=CO₂+2H₂O，故C錯誤；
D．該裝置中電池反應(yīng)式為CH₄+2O₂═CO₂+2H₂O，當(dāng)電路中通過8mol電子時生成1mol二氧化碳，當(dāng)轉(zhuǎn)移amol電子時，能生成$\frac{a}{8}$mol二氧化碳，標(biāo)況下二氧化碳的體積=$\frac{a}{8}$mol×22.4L/mol=2.8aL，故D正確．
故選D．

點(diǎn)評 本題考查了化學(xué)電源新型電池，根據(jù)得失電子判斷正負(fù)極，難點(diǎn)是電極反應(yīng)式的書寫，注意陽極上氧氣得電子生成氧離子而不是水或氫氧根離子，與電解質(zhì)有關(guān)，為易錯點(diǎn)．