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；電解質是摻雜氧化釔化鋯（ZrO₂）晶體，在熔融狀態(tài)下能傳導O^2-，下列對該燃料電池說法正確的是（　�。�

• A． 在熔融電解質中，O^2-由負極移向正極
• B． 通入空氣的一極是正極，電極反應為：O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-
• C． 通入甲烷的一極是負極，電極反應為：CH₄+8e^-+4O^2-═CO₂+2H₂O
• D． 當電路中通過amol電子時，理論上能生成標準狀況下CO₂氣體2.8aL

Answer 1

分析 在丁烷燃料電池中，負極發(fā)生氧化反應，電極反應式為CH₄-8e^-+4O^2-=CO₂+2H₂O，正極發(fā)生還原反應，電極反應式為O₂+4e^-=2O^2-，總反應式為CH₄+2O₂═CO₂+2H₂O，在原電池中，陰離子向負極移動，陽離子向正極移動，再結合氧氣和二氧化碳的關系式進行計算．

解答 解：A．該裝置是原電池，在熔融電解質中，氧離子由正極向負極移動，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，其電極反應式為O₂+4e^-=2O^2-，故B錯誤；
C．通入甲烷的電極是負極，負極上甲烷失電子和氧離子反應生成二氧化碳和水，電極反應式為CH₄-8e^-+4O^2-=CO₂+2H₂O，故C錯誤；
D．該裝置中電池反應式為CH₄+2O₂═CO₂+2H₂O，當電路中通過8mol電子時生成1mol二氧化碳，當轉移amol電子時，能生成$\frac{a}{8}$mol二氧化碳，標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．

點評 本題考查了化學電源新型電池，根據得失電子判斷正負極，難點是電極反應式的書寫，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，與電解質有關，為易錯點．