(1)设计出燃料电池使汽油氧化直接产生电流是本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.一个极通入空气.另一个极通入汽油蒸气.电池的电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体.它在高温下能传导O2-.回答如下问题:这个电池负极发生的反应是:C4H10+13O2--26e-=4CO2+5H2O.正极发生的反应是: ,汽油燃料电池最大的障碍是氧化反应� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

（1）设计出燃料电池使汽油氧化直接产生电流是本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，一个极通入空气，另一个极通入汽油蒸气，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-，回答如下问题：
这个电池负极发生的反应是：C₄H₁₀+13O^2--26e^-=4CO₂+5H₂O，正极发生的反应是：

；
汽油燃料电池最大的障碍是氧化反应不完全产生

（填化学式）堵塞电极的气体通道，有人估计，完全避免这种副反应至少还需10年，这正是新一代化学家的历史使命．
（2）某温度下0.1mol/L Na₂CO₃溶液中，

c(Na+)

c(C

)

＞2，其原因是（用离子方程式说明）：

，

常温下，pH=5的H₂SO₄溶液中由水电离出的H⁺浓度为c₁；pH=5 的Al₂（SO₄）₃溶液中由水电离出的H⁺ 浓度为c₂，则=

；
（3）恒温、恒压下，在一个可变容积的容器中发生如下反应：A（g）+B（g）?C（g）．
①若开始时放入1mol A 和 1mol B，到达平衡后，生成 a mol C，这时 A 的物质的量为

mol．
②若开始时放入 X mol A、2mol B 和 1mol C，到达平衡后，A和C的物质的量分别是 Y mol 和 3a mol，则 X=

，Y=

．

分析：（1）原电池正极上得电子发生还原反应，燃料反应过程中生成固体颗粒而堵塞电极的气体通道；
（2）碳酸钠是强碱弱酸盐易水解；酸抑制水电离，含有弱根离子的盐促进水电离，酸中氢氧根离子浓度等于水电离出的氢离子浓度，硫酸铝溶液中氢离子浓度就是水电离出的氢离子浓度；
（3）①根据A和C之间的关系式进行计算；
②利用等效平衡进行分析，向容器中中加入1molC就相当于向容器中加入1molA和1molB，恒温、恒压下根据生成的C为3a可知，达到的平衡与起始量加入3molA3molB所达到的平衡是相同的平衡．

解答：解：（1）该燃料电池中，负极上燃料放电，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为：O₂+4e^-=2O^2-燃料反应过程中生成固体颗粒而堵塞电极的气体通道，固体颗粒是C，故答案为：O₂+4e^-=2O^2-，C；
（2）碳酸钠是强碱弱酸盐，碳酸根离子水解而钠离子不水解，导致

c(Na+)

c(CO32-)

＞2，水解反应方程式为：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，
酸抑制水电离，含有弱根离子的盐促进水电离，酸中氢氧根离子浓度等于水电离出的氢离子浓度，硫酸铝溶液中氢离子浓度就是水电离出的氢离子浓度，所以硫酸中水电离出的氢离子浓度=10^-9 mol/L，pH=5 的Al₂（SO₄）₃溶液中由水电离出的H⁺ 浓度为10^-5 mol/L，所以

=10^-4，
故答案为：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，10^-4；
（3）根据A和C之间的关系式知，生成amolC需要amolA，则平衡时A的物质的量为（1-a）mol，
恒温、恒压下到达平衡后，C的物质的量为3amol，根据等效平衡知，向容器中中加入1molC就相当于向容器中加入1molA和1molB，结合①知，开始时，向容器中加入的A、B的物质的量应该都是3mol，所以x=2，
①中平衡时B的物质的量是（1-a）mol，则②平衡时B的物质的量是①中的3倍，所以Y=3-3a，
故答案为：1-a，2，3-3a．

点评：本题考查原电池原理、盐类水解、等效平衡等知识点，难点是等效平衡的运用，注意区分恒温恒容容器和恒温恒压容器的不同，题目较难．