Question

13．一种新型燃料电池，一极通入空气．另一极通入甲烷气体；电解质是掺杂氧化钇化锆（ZrO₂）晶体，在熔融状态下能传导O^2-，下列对该燃料电池说法正确的是（　　）

• A． 在熔融电解质中，O^2-由负极移向正极
• B． 通入空气的一极是正极，电极反应为：O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-
• C． 通入甲烷的一极是负极，电极反应为：CH₄+8e^-+4O^2-═CO₂+2H₂O
• D． 当电路中通过amol电子时，理论上能生成标准状况下CO₂气体2.8aL

Answer 1

分析 在丁烷燃料电池中，负极发生氧化反应，电极反应式为CH₄-8e^-+4O^2-=CO₂+2H₂O，正极发生还原反应，电极反应式为O₂+4e^-=2O^2-，总反应式为CH₄+2O₂═CO₂+2H₂O，在原电池中，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，再结合氧气和二氧化碳的关系式进行计算．

解答 解：A．该装置是原电池，在熔融电解质中，氧离子由正极向负极移动，故A错误；
B．通入空气的电极是正极，正极上氧气得电子生成氧离子，其电极反应式为O₂+4e^-=2O^2-，故B错误；
C．通入甲烷的电极是负极，负极上甲烷失电子和氧离子反应生成二氧化碳和水，电极反应式为CH₄-8e^-+4O^2-=CO₂+2H₂O，故C错误；
D．该装置中电池反应式为CH₄+2O₂═CO₂+2H₂O，当电路中通过8mol电子时生成1mol二氧化碳，当转移amol电子时，能生成$\frac{a}{8}$mol二氧化碳，标况下二氧化碳的体积=$\frac{a}{8}$mol×22.4L/mol=2.8aL，故D正确．
故选D．

点评 本题考查了化学电源新型电池，根据得失电子判断正负极，难点是电极反应式的书写，注意阳极上氧气得电子生成氧离子而不是水或氢氧根离子，与电解质有关，为易错点．