Question

6．为摆脱对石油的过度依赖，科研人员将煤液化制备汽油，并设计了汽油燃料电池，电池工作原理如图所示：一个电极通入氧气，另一电极通入汽油蒸气，电解质是掺杂了Y₂O₃的ZrO₂晶体，它在高温下能传导O^2-．
试回答：
（1）以辛烷（C₈H₁₈）代表汽油，写出该电池工作时负极反应方程式C₈H₁₈-50e^-+25O^2-=8CO₂+9H₂O．
（2）石油催化裂化的主要目的是提高轻质油（汽油）的产量．
（3）将CO₂转化成有机物可有效地实现碳循环．如：
a．6CO₂+6H₂O $\stackrel{光照/叶绿素}{→}$C₆H₁₂O₆+6O₂
b．2CO₂+6H₂$→_{△}^{催化剂}$C₂H₅OH+3H₂O
c．CO₂+CH₄$→_{△}^{催化剂}$CH₃COOH
d．2CO₂+6H₂$→_{△}^{催化剂}$CH₂=CH₂+4H₂O
以上反应中，最节能的是a（填字母序号），反应b中理论上原子利用率为46%．

Answer 1

分析 （1）电解质能在高温下能传导O^2-，负极发生氧化反应，即C₈H₁₈）失去电子生成CO₂，根据质量守恒和电荷守恒写出电极反应式；
（2）石油催化裂化的主要目的是提高轻质油（汽油）的产量；
（3）最节能的措施应使用太阳能；原子利用率等于期望产物的总质量与生成物的总质量之比．

解答 解：（1）电解质能在高温下能传导O^2-，负极发生氧化反应，即1molC₈H₁₈失去电子生成CO₂，共失去8×[+4-（-$\frac{18}{8}$）]=50mole^-，18molH原子转化为9molH₂O，根据质量守恒和电荷守恒写出电极反应为：C₈H₁₈-50e^-+25O^2-=8CO₂+9H₂O，故答案为：C₈H₁₈-50e^-+25O^2-=8CO₂+9H₂O；　　
（2）石油催化裂化的主要目的是提高轻质油（汽油）的产量，故答案为：提高轻质油（汽油）的产量；
（3）最节能的措施应使用太阳能；原子利用率等于期望产物的总质量与生成物的总质量之比，反应b中理论上原子利用率为：$\frac{46}{88+12}$×100%=46%，故答案为：a、46%；

点评 本题考查电极反应式的书写、石油催化裂化和原子的得用率，综合能力要求较高，特殊是第一小题有一定的难度．