Question

設(shè)計(jì)出燃料電池使汽油氧化直接產(chǎn)生電流是本世紀(jì)最富有挑戰(zhàn)性的課題之一．最近有人制造了一種燃料電池，一個(gè)電極通入空氣，另一個(gè)電極通入汽油蒸氣，電池的電解質(zhì)是摻雜了Y₂O₃的ZrO₂晶體，它在高溫下能傳導(dǎo)O^2-，回答如下問題：
（1）以丁烷（C₄H₁₀）為汽油代表，這個(gè)電池放電時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是

2C₄H₁₀+13O₂═8CO₂+10H₂O

；
（2）這個(gè)電池負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)是：C₄H₁₀+13O^2--26e^-=4CO₂+5H₂O，正極發(fā)生的電極反應(yīng)方程式是：

O₂+4e^-=2O^2-

；固體電解質(zhì)里O^2-向

負(fù)

極移動(dòng)； 向外電路釋放的電子的電極是

負(fù)

極；
（3）人們追求燃料電池氧化汽油而不在內(nèi)燃機(jī)里燃燒汽油產(chǎn)生動(dòng)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(yīng)不完全產(chǎn)生

碳粒或C

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

Answer 1

分析：（1）燃料電池的總反應(yīng)和燃料燃燒的化學(xué)方程式一致；
（2）正極發(fā)生還原反應(yīng)，總反應(yīng)減負(fù)極反應(yīng)可得正極反應(yīng)式；原電池工作時(shí)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，電子從負(fù)極經(jīng)外電路流向正極；
（3）原電池具有能量利用率高的特點(diǎn)；
（4）丁烷不完全氧化會(huì)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(yīng)和燃料燃燒的化學(xué)方程式一致，電池總反應(yīng)為2C₄H₁₀+13O₂═8CO₂+10H₂O，
故答案為：2C₄H₁₀+13O₂═8CO₂+10H₂O；
（2）極發(fā)生還原反應(yīng)，總反應(yīng)減負(fù)極反應(yīng)可得正極反應(yīng)式，為O₂+4e^-=2O^2-；原電池工作時(shí)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，電子從負(fù)極經(jīng)外電路流向正極故答案為：O₂+4e^-=2O^2-； 負(fù)； 負(fù)；
（3）原電池具有能量利用率高的特點(diǎn)，而燃燒時(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芎凸饽埽?BR>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(huì)生成碳粒，從而堵塞電極的氣體通道，故答案為：碳粒或C．

點(diǎn)評(píng)：本題考查化學(xué)電源新型電池，題目難度中等，注意電極反應(yīng)式的書寫．