Question

9．设计出燃料电池使汽油氧化直接产生电流是21世纪最富有挑战性的课题之一．最近有人制造了一种燃料电池，一电极通入空气，另一电极通入汽油蒸气，电池的电解质是掺杂了Y₂O₃的ZrO₂晶体，它在高温下能传导O^2-离子．回答如下问题：
（1）以壬烷（C₉H₂₀）代表汽油，这个电池放电时发生的化学反应的化学方程式是：C₉H₂₀+14O₂=9 CO₂+10H₂O
（2）固体电解质里的O^2-的移动方向是：向负极移动；向外电路释放电子的电极是：负极；该电池正极反应的反应式是：O₂+4e^-=2O^2-；该电池负极反应的反应式是：C₉H₂₀+28O^2--56e^-=9CO₂+10 H₂O．

Answer 1

分析 （1）燃料电池的总反应是燃料在氧气中燃烧的反应，据此回答；
（2）燃料电池的负极反应是燃料失电子的氧化反应，正极是氧气得电子的还原反应，在原电池中，负极失电子，电解质里的阳离子移向正极，阴离子移向负极．

解答 解：（1）燃料电池的总反应是燃料在氧气中燃烧的反应，即C₉H₂₀+14O₂=9 CO₂+10H₂O，故答案为：C₉H₂₀+14O₂=9 CO₂+10H₂O；
（2）燃料电池的负极反应是燃料失电子的氧化反应，即 C₉H₂₀+28O^2--56e^-=9CO₂+10H₂O；负极上是壬烷失电子，正极是氧气得电子的还原反应，即11O₂+44e^-=22O^2-；原电池中电解质里的阴离子移向负极，故答案为：向负极移动；负极；O₂+4e^-=2O^2-；C₉H₂₀+28O^2--56e^-=9CO₂+10H₂O．

点评 本题考查学生原电池和电解池的工作原理，要求学生熟记教材知识，学以致用，难度不大．