Question

熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率，因而受到重視．某燃料電池以熔融的K₂CO₃（其中不含O^2-和HCO₃^-）為電解質(zhì)，以丁烷為燃料，以空氣為氧化劑，以具有催化作用和導(dǎo)電性能的稀土金屬材料為電極．該燃料電池負(fù)極電極反應(yīng)式為：2C₄H₁₀+26CO₃^2--52e^-→34CO₂+10H₂O．試回答下列問題：
（1）該燃料電池的化學(xué)反應(yīng)方程式為

 

；
（2）正極電極反應(yīng)式為

 

．
（3）為了使該燃料電池長時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，電池的電解質(zhì)組成應(yīng)保持穩(wěn)定．為此，必須在通入的空氣中加入一種物質(zhì)，加入的物質(zhì)是

 

，它來自

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)電源新型電池

專題：電化學(xué)專題

分析：（1）燃料電池的化學(xué)反應(yīng)方程式為丁烷和氧氣反應(yīng)生成二氧化碳和水的反應(yīng)；
（2）燃料電池中正極上是氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)；
（3）根據(jù)碳守恒和兩極上的變化考慮所加入的物質(zhì)．

解答： 解：（1）該電池中，丁烷和氧氣反應(yīng)生成二氧化碳和水，反應(yīng)方程式為：2C₄H₁₀+13O₂=8CO₂+10H₂O，
故答案為：2C₄H₁₀+13O₂=8CO₂+10H₂O；
（2）正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸根離子，電極反應(yīng)式為：O₂+2CO₂+4e^-=2CO₃^2-，故答案為：O₂+2CO₂+4e^-=2CO₃^2-；
（3）由于原電池的負(fù)極產(chǎn)物有水生成，所以負(fù)極必有CO₃^2-參加反應(yīng)，同時(shí)根據(jù)碳守恒可知A必為CO₂，負(fù)極反應(yīng)式可表示為CH₄+4CO₃^2--8e^-=5CO₂+2H₂O，來自負(fù)極反應(yīng)產(chǎn)物，故答案為：CO₂；負(fù)極反應(yīng)產(chǎn)物．

點(diǎn)評：本題考查了原電池原理，明確正負(fù)極上得失電子的物質(zhì)是解本題關(guān)鍵，難點(diǎn)是計(jì)算丁烷的體積，注意丁烷中碳的平均化合價(jià)，為易錯(cuò)點(diǎn)．