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.一个电极通入空气.另一个电极通入汽油蒸气,电池的电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体.它在高温下能传导O2-.完成如下问题:(1)以丁烷代表汽油.这个电池放电时发生反应的化学方程式是: .(2)这个电池的正极发生的反应是: .负极发生的反应是 ,� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网——

题目内容

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，一个电极通入空气，另一个电极通入汽油蒸气,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-，完成如下问题:

（1）以丁烷代表汽油，这个电池放电时发生反应的化学方程式是:______________________。

（2）这个电池的正极发生的反应是:____________________，负极发生的反应是____________________；固体电解质里的O^2-的移动方向是____________；向外电路释放电子的电极是____________________。

（3）人们追求燃料电池氧化汽油而不在内燃机里燃烧汽油产生动力的主要原因是________________________________。

（4）你认为在ZrO₂晶体里掺杂Y₂O₃，用Y³⁺代替晶体里的部分Zr⁴⁺对提高固体电解质的导电能力会起什么作用？其可能的原因是什么？_______________________________。

（5）汽油燃料电池最大的障碍是氧化反应不完全产生____________，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年时间，这正是新一代化学家的历史使命。

(1)2C₄H₁₀+13O₂====8CO₂+10H₂O

(2)O₂+4e^-====2O^2-

C₄H₁₀+13 O^2--26e^-====4CO₂+5H₂O

向负极移动负极

(3)燃料电池具有较高的能量利用率

（4）为维持电荷平衡，晶体中的O^2-将减少，从而使O^2-得以在电场作用下向负极移动。

（5）碳粒

解析：由燃烧的化学方程式2C₄H₁₀+13O₂8CO₂+10H₂O知，C₄H₁₀在反应中被氧化，氧化反应在负极上发生，O₂在反应中被还原，在正极上发生。又由题意知，在电解质里由负极向正极移动的为O^2-，故正极反应为：O₂+4e^-====2O^2-；负极反应为：C₄H₁₀+13 O^2--26e^-====4CO₂+5H₂O。失去的电子通过负极向外电路释放，由于燃料电池具有较高的能量利用率，故人们正追求它的研究。由两极反应知，反应过程中负极附近O^2-不断消耗，为维护电荷平衡，使O^2-得以在电场作用下向负极移动，所以常在ZrO₂里掺入杂质Y₂O₃。

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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，一个电极通入空气，另一个电极通入汽油蒸气，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：
（1）以丁烷（C₄H₁₀）为汽油代表，这个电池放电时发生反应的化学方程式是

2C₄H₁₀+13O₂═8CO₂+10H₂O

2C₄H₁₀+13O₂═8CO₂+10H₂O

；
（2）这个电池负极发生的反应是：C₄H₁₀+13O^2--26e^-=4CO₂+5H₂O，正极发生的电极反应方程式是：

O₂+4e^-=2O^2-

O₂+4e^-=2O^2-

；固体电解质里O^2-向

极移动；向外电路释放的电子的电极是

极；
（3）人们追求燃料电池氧化汽油而不在内燃机里燃烧汽油产生动力的主要原因是：

燃料电池具有较高的能量利用率

燃料电池具有较高的能量利用率

；
（4）汽油燃料电池最大的障碍是氧化反应不完全产生

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．

Ⅰ、电解原理在化学工业中有广泛应用．图表示一个电解池，装有电解液c；A、B是两块电极板，通过导线与直流电源相连．
（1）若A、B都是惰性电极，c是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时向U型管两边各滴入几滴酚酞试液，试判断
①a是

极（填“正”或“负”）；
②B电极上的电极反应式为

2H⁺+2e^-═H₂↑

2H⁺+2e^-═H₂↑

，
（2）如要用电解方法精炼粗铜，电解液c选用CuSO₄溶液，则B电极的材料是

，电极反应式为

Cu²⁺+2e^-═Cu

Cu²⁺+2e^-═Cu

．
（3）用惰性电极电解CuSO₄溶液．若阴极上析出Cu的质量为3.2g，则阳极上产生的气体在标准状况下的体积为

；
Ⅱ、设计出燃料电池使汽油氧化直接产生电流是对21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，一个电极通入空气，另一电极通入汽油蒸气，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-离子．回答如下问题：
（1）以庚烷（C₇H₁₆）代表汽油，这个电池放电时发生的化学反应的化学方程式是：

C₇H₁₆+11O₂=7CO₂+8H₂O

C₇H₁₆+11O₂=7CO₂+8H₂O

（2）这个电池的负极发生的反应是：

C₇H₁₆+22O^2--44e^-=7CO₂+8H₂O

C₇H₁₆+22O^2--44e^-=7CO₂+8H₂O

；正极发生的反应是：

11O₂+44e^-=22O^2-

11O₂+44e^-=22O^2-

；固体电解质里的O^2-向

（填“正”或“负”）极移动（1分）

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：
（1）以丁烷为汽油代表，这个电池放电时发生的化学反应的方程式是：

（2）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：

固体电解质里O^2-的移动方向是：

向外电路释放电子的电极是：

（3）人们追求燃料电池氧化汽油而不在内燃机里燃烧汽油产生动力的主要原因是：

（4）在ZrO₂晶体里掺杂Y₂O₃，用Y³⁺代替晶体里的部分Zr⁴⁺对提高固体电解质的导电能力有帮助，你认为原因是：

（5）汽油燃料电池最大的障碍是氧化反应不完全产生

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．

（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，

＞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=

（6分）设计出燃料电池使汽油氧化直接产生电流是对21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，一个电极通入空气，另一电极通入汽油蒸气，电池的电解质是掺杂了Y₂O₃的ZrO₂晶体，它在高温下能传导O²^－离子。回答如下问题：

（1）以壬烷（C₉H₂₀）代表汽油，这个电池放电时发生的化学反应的化学方程式是：

（2）这个电池的正极发生的反应是：　　　　　　　

负极发生的反应是：　　　　　　　　　　　　

固体电解质里的O²^－的移动方向是：　　　　　　

向外电路释放电子的电极是：　　　　