Question

（1）據(jù)報(bào)道，最近摩托羅拉（MOTOROLA）公司研發(fā)了一種由乙醇和氧氣以及強(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(guò)程中，乙醇完全氧化產(chǎn)生的CO₂被充分吸收生成CO₃^2-
①該電池負(fù)極反應(yīng)式為

 

．
②電池在放電過(guò)程中溶液的pH將

 

（填降低或上升、不變）；若有23克乙醇蒸氣被完全氧化，產(chǎn)生的電能電解足量的CuSO₄溶液，（假設(shè)整個(gè)過(guò)程中能量利用率為80%）則將產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下的O₂

 

L．
（2）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)O^2-離子（其中氧化反應(yīng)發(fā)生完全）．以丁烷（C₄H₁₀）代表汽油．
①電池的正極反應(yīng)式為

 

．
②放電時(shí)固體電解質(zhì)里的O^2-離子的移動(dòng)方向是向

 

極移動(dòng)（填正或負(fù)）．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)電源新型電池

專(zhuān)題：電化學(xué)專(zhuān)題

分析：（1）①乙醇?jí)A性燃料電池中，負(fù)極上燃料失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成碳酸根離子和水；
②乙醇?jí)A性燃料電池中，乙醇完全氧化產(chǎn)生的CO₂被充分吸收生成CO₃^2-，正極上生成氫氧根離子，電池反應(yīng)式為2CH₃OH+3O₂+4OH^-=2CO₃^2-+6H₂O，據(jù)此判斷溶液pH變化；根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒計(jì)算生成氧氣體積
（2）①正極上氧氣得電子生成氧離子；
②放電時(shí)，電解質(zhì)中陰離子向負(fù)極移動(dòng)．

解答： 解：（1）①乙醇?jí)A性燃料電池中，負(fù)極上燃料失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成碳酸根離子和水，電極反應(yīng)式為C₂H₆O+16OH^--12e^-=2CO₃^2-+11H₂O，故答案為：C₂H₆O+16OH^--12e^-=2CO₃^2-+11H₂O；
②乙醇?jí)A性燃料電池中，乙醇完全氧化產(chǎn)生的CO₂被充分吸收生成CO₃^2-，正極上氧氣得電子生成氫氧根離子，電池反應(yīng)式為C₂H₆O+3O₂+4OH^-=2CO₃^2-+5H₂O，根據(jù)電池反應(yīng)式知，放電過(guò)程中氫氧根離子濃度減小，溶液的pH降低；若有16克乙醇蒸氣被完全氧化，產(chǎn)生的電能電解足量的CuSO₄溶液，（假設(shè)整個(gè)過(guò)程中能量利用率為80%），16g乙醇反應(yīng)時(shí)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=

23g 46gmol

1

×12×80%=4.8mol，設(shè)生成氧氣體積為x，
2CuSO₄+2H₂O

電解  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄轉(zhuǎn)移電子
                   22.4L        4mol
                   x            4.8mol
22.4L：4mol=x：4.8mol
x=

22.4L×4.8mol

4mol

=26.88L，
故答案為：降低；26.88；           
（2）①正極上氧氣得電子生成氧離子，電極反應(yīng)式為O₂+4e^-=2O^2-，故答案為：O₂+4e^-=2O^2-；
②放電時(shí)，電解質(zhì)中陰離子向負(fù)極移動(dòng)，所以電解質(zhì)中氧離子向負(fù)極移動(dòng)，故答案為：負(fù)．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了化學(xué)電源新型電池，根據(jù)題給信息正確書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式是解本題關(guān)鍵，書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式時(shí)要結(jié)合電解質(zhì)特點(diǎn)，題目難度中等．