Question

【題目】最近有人利用反應(yīng)“2C4H10＋13O2=8CO2＋10H2O”制造了一種燃料電池，一個(gè)電極通入空氣，另一電極通入丁烷，電池的電解質(zhì)是摻雜了Y2O3(三氧化二釔)的ZrO2(二氧化鋯)晶體，它在高溫下能傳導(dǎo)O2－。試回答下列問題：

(1)固體電解質(zhì)中的O2－向 極移動(dòng)(填“正”或“負(fù)”)；寫出該燃料電池的電極反應(yīng)式：電池正極 ；電池負(fù)極 。

(2)用上述電池電解Cr2(SO4)3的酸性水溶液時(shí)，陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為 。電解一段時(shí)間后，陽(yáng)極區(qū)域的pH將 (填“增大”、“減小”或“不變”)。在該實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)陰極析出金屬10.4g(不考慮能量的損失)時(shí)，電池中消耗丁烷(摩爾質(zhì)量為58g/mol)的質(zhì)量最少是 g(結(jié)果精確至0.01g)。

Answer 1

【答案】

(1)負(fù)；13O2＋52e－26O2－；2C4H10＋26O2－－52e－8CO2＋10H2O

(2)4OH－－4e－=O2↑＋2H2O；減小；1.34

【解析】

試題分析：(1)燃料電池的負(fù)極反應(yīng)是燃料失電子的氧化反應(yīng)，即 2C4H10 ＋ 26O2－ － 52e－ 8CO2 ＋ 10H2O；負(fù)極上是丁烷失電子，正極是氧氣得電子的還原反應(yīng)，即13O2＋52e－ 26O2－ ；原電池中電解質(zhì)里的陰離子移向負(fù)極；

(2)用上述電池電解Cr2(SO4)3的酸性水溶液時(shí)，陽(yáng)極周圍溶液的OH－發(fā)生氧化反應(yīng)，其電極反應(yīng)式為4OH－－4e－= O2↑＋2H2O。電解一段時(shí)間后，OH－發(fā)生氧化，促進(jìn)水的電離，陽(yáng)極區(qū)域的H+溶液增大，pH將減小。在該實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)陰極析出金屬Cr的10.4g時(shí)，其物質(zhì)的量為10.4g÷52g/mol=0.2mol，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.2mol×3=0.6mol，電池中消耗丁烷(摩爾質(zhì)量為58g/mol)的質(zhì)量最少是0.6mol÷(52/2)×58g/mol=1.34g。