Question

2．有一种新型燃料电池，工作时在一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇（Y₂O₃）的氧化锆（ZrO₂）晶体，在熔融状态下能传导O^2-．现用该燃料电池和惰性电极电解Na₂SO₄溶液一段时间，假设电解时温度不变，下列说法不正确的是（　　）

• A． 在熔融电解质中，O^2-由正极移向负极
• B． 电解一共生成0.9 mol气体时，理论上消耗0.1 mol丁烷
• C． 电解池的阳极反应式为4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑
• D． 通入空气的一极是正极，电极反应式为O₂+4e^-═2O^2-

Answer 1

分析 丁烷具有还原性，为原电池的负极，被氧化，电极反应式为C₄H₁₀+13O^2--26e^-=4CO₂+5H₂O，通入空气的一极为原电池的正极，发生还原反应，电极反应式为O₂+4e^-=2O^2-，总反应式为2C₄H₁₀+13O₂→8CO₂+10H₂O，用该燃料电池和惰性电极电解Na₂SO₄溶液，相当于电解水在阴极氢离子得电子生成氢气，阳极氢氧根失电子生成氧气，以此解答该题，注意电解质和离子的定向移动方向．

解答 解：A、原电池中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，所以在熔融电解质中，O^2-移向负极，故A正确；
B、用该燃料电池和惰性电极电解Na₂SO₄溶液，相当于电解水在阴极氢离子得电子生成氢气，阳极氢氧根失电子生成氧气，总反应为2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$O₂↑+2H₂↑，则电解一共生成0.9mol气体时，即生成0.6mol氢气，0.3mol氧气，所以转移电子的物质的量为0.6×2=1.2mol，又丁烷具有还原性，为原电池的负极，被氧化，电极反应式为C₄H₁₀+13O^2--26e^-=4CO₂+5H₂O，所以消耗$\frac{1}{26}$×1.2=0.046mol，故B错误；
C、电解池的阳极反应式为氢氧根失电子生成氧气，电极反应为：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，故C正确；
D、通入空气的一极为原电池的正极，发生还原反应，电极反应式为O₂+4e^-=2O^2-，故D正确；
故选B．

点评 本题考查原电池、电解池知识，题目难度中等，注意电解质溶液为非水物质，此为解题的关键．