Question

設計出燃料電池使汽油氧化直接產生電流是本世紀最富有挑戰性的課題之一．最近有人制造了一種燃料電池，一個電極通入空氣，另一個電極通入汽油蒸氣，電池的電解質是摻雜了Y₂O₃的ZrO₂晶體，它在高溫下能傳導O^2-，回答如下問題：
（1）以丁烷（C₄H₁₀）為汽油代表，這個電池放電時發生反應的化學方程式是

2C₄H₁₀+13O₂═8CO₂+10H₂O

；
（2）這個電池負極發生的反應是：C₄H₁₀+13O^2--26e^-=4CO₂+5H₂O，正極發生的電極反應方程式是：

O₂+4e^-=2O^2-

；固體電解質里O^2-向

負

極移動； 向外電路釋放的電子的電極是

負

極；
（3）人們追求燃料電池氧化汽油而不在內燃機里燃燒汽油產生動力的主要原因是：

燃料電池具有較高的能量利用率

；
（4）汽油燃料電池最大的障礙是氧化反應不完全產生

碳粒或C

堵塞電極的氣體通道，有人估計，完全避免這種副反應至少還需10年，這正是新一代化學家的歷史使命．

Answer 1

分析：（1）燃料電池的總反應和燃料燃燒的化學方程式一致；
（2）正極發生還原反應，總反應減負極反應可得正極反應式；原電池工作時，陰離子向負極移動，電子從負極經外電路流向正極；
（3）原電池具有能量利用率高的特點；
（4）丁烷不完全氧化會生成碳粒，從而堵塞電極的氣體通道．

解答：解：（1）燃料電池的總反應和燃料燃燒的化學方程式一致，電池總反應為2C₄H₁₀+13O₂═8CO₂+10H₂O，
故答案為：2C₄H₁₀+13O₂═8CO₂+10H₂O；
（2）極發生還原反應，總反應減負極反應可得正極反應式，為O₂+4e^-=2O^2-；原電池工作時，陰離子向負極移動，電子從負極經外電路流向正極故答案為：O₂+4e^-=2O^2-； 負； 負；
（3）原電池具有能量利用率高的特點，而燃燒時化學能轉變為熱能和光能，
故答案為：燃料電池具有較高的能量利用率；
（4）烷不完全氧化會生成碳粒，從而堵塞電極的氣體通道，故答案為：碳粒或C．

點評：本題考查化學電源新型電池，題目難度中等，注意電極反應式的書寫．