Question

【题目】据报道，最近摩托罗拉（MOTOROLA）公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池，电量是现用镍氢电池和锂电池的10倍，可连续使用1个月充电一次。假定放电过程中，甲醇完全氧化产生的CO2被充分吸收生成CO32－

（1）该电池反应的总离子方程式为____________________________________________。

（2）甲醇在______极发生反应（填正或负），电池在放电过程中溶液的pH将______（填降低或上升、不变）；若有16克甲醇蒸气被完全氧化,产生的电能电解足量的CuSO4溶液，（假设整个过程中能量利用率为80％），则将产生标准状况下的O2________升。

（3）最近，又有科学家制造出一种固体电解质的燃料电池，其效率更高。一个电极通入空气，另一电极通入汽油蒸气。其中固体电解质是掺杂了Y2O3（Y：钇）的ZrO2（Zr：锆）固体，它在高温下能传导O2－离子（其中氧化反应发生完全）。以丁烷（C4H10）代表汽油。

①电池的负极反应式为____________________________________________。

②放电时固体电解质里的O2－离子的移动方向是向____________极移动（填正或负）。

Answer 1

【答案】 2CH3OH＋3O2＋4OH－==2CO32－+6H2O 负 降低 13.44 C4H10＋13O2－－26e－ == 4CO2 ＋5H2O 负

【解析】试题分析：本题考查甲醇燃料电池和烃燃料电池的工作原理，有关电化学的计算。

（1）放电过程中甲醇氧化生成的CO2被强碱液充分吸收生成CO32-，电池反应的总离子方程式为2CH3OH＋3O2＋4OH－=2CO32－+6H2O。

（2）甲醇发生失电子的氧化反应，甲醇在负极发生反应。电池在放电过程中消耗OH-且生成H2O，所以放电过程中溶液的pH将降低。甲醇发生的电极反应为CH3OH-6e－+8OH－=CO32-+6H2O，电解CuSO4溶液时生成O2的电极反应式为4OH－-4e－=O2↑+2H2O，根据电子守恒， 680%=4，解得V（O2）=13.44L。

（3）①电池总反应为2C4H10+13O2=8CO2+10H2O；由于固体电解质在高温下能传导O2-，电池的正极反应式为O2+4e－=2O2-；负极反应式由电池总反应减去正极反应式（消去O2），负极反应式为2C4H10-52e－+26O2-=8CO2+10H2O，进一步化简为C4H10-26e－+13O2-=4CO2+5H2O。

②O2-为阴离子，应向负极移动。