Question

【題目】據(jù)報(bào)道，最近摩托羅拉（MOTOROLA）公司研發(fā)了一種由甲醇和氧氣以及強(qiáng)堿做電解質(zhì)溶液的新型手機(jī)電池，電量是現(xiàn)用鎳氫電池和鋰電池的10倍，可連續(xù)使用1個(gè)月充電一次。假定放電過程中，甲醇完全氧化產(chǎn)生的CO2被充分吸收生成CO32－

（1）該電池反應(yīng)的總離子方程式為____________________________________________。

（2）甲醇在______極發(fā)生反應(yīng)（填正或負(fù)），電池在放電過程中溶液的pH將______（填降低或上升、不變）；若有16克甲醇蒸氣被完全氧化,產(chǎn)生的電能電解足量的CuSO4溶液，（假設(shè)整個(gè)過程中能量利用率為80％），則將產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下的O2________升。

（3）最近，又有科學(xué)家制造出一種固體電解質(zhì)的燃料電池，其效率更高。一個(gè)電極通入空氣，另一電極通入汽油蒸氣。其中固體電解質(zhì)是摻雜了Y2O3（Y：釔）的ZrO2（Zr：鋯）固體，它在高溫下能傳導(dǎo)O2－離子（其中氧化反應(yīng)發(fā)生完全）。以丁烷（C4H10）代表汽油。

①電池的負(fù)極反應(yīng)式為____________________________________________。

②放電時(shí)固體電解質(zhì)里的O2－離子的移動(dòng)方向是向____________極移動(dòng)（填正或負(fù)）。

Answer 1

【答案】 2CH3OH＋3O2＋4OH－==2CO32－+6H2O 負(fù) 降低 13.44 C4H10＋13O2－－26e－ == 4CO2 ＋5H2O 負(fù)

【解析】試題分析：本題考查甲醇燃料電池和烴燃料電池的工作原理，有關(guān)電化學(xué)的計(jì)算。

（1）放電過程中甲醇氧化生成的CO2被強(qiáng)堿液充分吸收生成CO32-，電池反應(yīng)的總離子方程式為2CH3OH＋3O2＋4OH－=2CO32－+6H2O。

（2）甲醇發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，甲醇在負(fù)極發(fā)生反應(yīng)。電池在放電過程中消耗OH-且生成H2O，所以放電過程中溶液的pH將降低。甲醇發(fā)生的電極反應(yīng)為CH3OH-6e－+8OH－=CO32-+6H2O，電解CuSO4溶液時(shí)生成O2的電極反應(yīng)式為4OH－-4e－=O2↑+2H2O，根據(jù)電子守恒， 680%=4，解得V（O2）=13.44L。

（3）①電池總反應(yīng)為2C4H10+13O2=8CO2+10H2O；由于固體電解質(zhì)在高溫下能傳導(dǎo)O2-，電池的正極反應(yīng)式為O2+4e－=2O2-；負(fù)極反應(yīng)式由電池總反應(yīng)減去正極反應(yīng)式（消去O2），負(fù)極反應(yīng)式為2C4H10-52e－+26O2-=8CO2+10H2O，進(jìn)一步化簡(jiǎn)為C4H10-26e－+13O2-=4CO2+5H2O。

②O2-為陰離子，應(yīng)向負(fù)極移動(dòng)。