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：甲醇燃料电池：放电时负极反应为：CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O，正极电极反应式：O2+2H2O+4e-=4OH-，电池反应为2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O；固体电解质的燃料电池，通入空气的电极反应为O2+4e-=2O2-，汽油在负极发生氧化反应，原电池工作时，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动。

解析：（1）放电过程中，甲醇完全氧化产生的CO2被充分吸收生成CO32-，则反应的总方程式为2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O；（2）放电时，甲醇被氧化，应为电池负极反应，由总反应式2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O，可知消耗OH-，电解质溶液pH降低；根据转移电子守恒建立关系式，

V=13.44L

（3）①电池的负极通入丁烷，丁烷失电子发生氧化反应，反应式为C4H10＋13O2－－26e－ = 4CO2 ＋5H2O；
②原电池工作时，阴离子向负极移动，O2－离子的移向负极。