Question

最近我國(guó)自主研制了一種新型燃料電池，一個(gè)電極通入空氣，另一個(gè)電極通入汽油蒸氣 （以C₄H₁₀代表汽油），電池的電解質(zhì)是摻雜了Y₂O₃的ZrO₂晶體，它在高溫下能傳導(dǎo)O^2-．回答如下問(wèn)題：
（1）C₄H₁₀有正丁烷、異丁烷兩種結(jié)構(gòu)，寫(xiě)出異丁烷的一氯取代物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式______、______、______．
（2）這個(gè)燃料電池放電時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是______．
（3）這個(gè)電池的正極發(fā)生的反應(yīng)是O₂+4e^-=2O^2-，負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)方程式是______，
（4）固體電解質(zhì)里O^2-向______極移動(dòng)，向外電路釋放電子的是______極．

Answer 1

【答案】分析：（1）根據(jù)異丁烷中氫原子的種類(lèi)來(lái)確定同分異構(gòu)題的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式的書(shū)寫(xiě)；
（2）燃料電池放電時(shí)發(fā)生反應(yīng)是燃料燃燒的化學(xué)方程式；
（3）燃料電池放電時(shí)負(fù)極發(fā)生的是燃料失電子的氧化反應(yīng)；
（4）在燃料電池中，電解質(zhì)里的陽(yáng)離子移向正極，陰離子移向負(fù)極，失電子的極是負(fù)極．
解答：解：（1）異丁烷中氫原子的種類(lèi)有三種，所以其一氯代物有三種，即CH₂Cl-CH（CH₃）₂，（CH₃）₃Cl，CH₃-CCl（CH₃）₂，故答案為：CH₂Cl-CH（CH₃）₂，（CH₃）₃Cl，CH₃-CCl（CH₃）₂；
（2）丁烷燃料電池放電時(shí)發(fā)生反應(yīng)是丁烷燃燒的化學(xué)方程式，即2C₄H₁₀+13O₂═8CO₂+10H₂O，故答案為：2C₄H₁₀+13O₂═8CO₂+10H₂O；
（3）丁烷燃料電池放電時(shí)負(fù)極發(fā)生的是燃料丁烷失電子的氧化反應(yīng)，且負(fù)極反應(yīng)=總反應(yīng)-正極反應(yīng)，正反應(yīng)為：
13O₂+52e^-=26O^2-，總反應(yīng)是：2C₄H₁₀+13O₂═8CO₂+10H₂O，所以負(fù)極反應(yīng)是：2C₄H₁₀+26O^2--52e^-=8CO₂+10H₂O，故答案為：2C₄H₁₀+26O^2--52e^-=8CO₂+10H₂O；
（4）在燃料電池中，電解質(zhì)里的陽(yáng)離子移向正極，陰離子移向負(fù)極，所以電解質(zhì)里O^2-向負(fù)極移動(dòng)，負(fù)極向外電路釋放電子，故答案為：負(fù)；負(fù)．
點(diǎn)評(píng)：本題考查學(xué)生燃料電池的工作原理知識(shí)，可以根據(jù)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行回答，難度不大．