Question

【題目】據(jù)報道，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放電時固體電解質(zhì)里的O2－離子的移動方向是向____________極移動（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：甲醇燃料電池：放電時負(fù)極反應(yīng)為：CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O，正極電極反應(yīng)式：O2+2H2O+4e-=4OH-，電池反應(yīng)為2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O；固體電解質(zhì)的燃料電池，通入空氣的電極反應(yīng)為O2+4e-=2O2-，汽油在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，原電池工作時，陰離子向負(fù)極移動，陽離子向正極移動。

解析：（1）放電過程中，甲醇完全氧化產(chǎn)生的CO2被充分吸收生成CO32-，則反應(yīng)的總方程式為2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O；（2）放電時，甲醇被氧化，應(yīng)為電池負(fù)極反應(yīng)，由總反應(yīng)式2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O，可知消耗OH-，電解質(zhì)溶液pH降低；根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒建立關(guān)系式，

V=13.44L

（3）①電池的負(fù)極通入丁烷，丁烷失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，反應(yīng)式為C4H10＋13O2－－26e－ = 4CO2 ＋5H2O；
②原電池工作時，陰離子向負(fù)極移動，O2－離子的移向負(fù)極。