Question

9．設(shè)計(jì)出燃料電池使汽油氧化直接產(chǎn)生電流是21世紀(jì)最富有挑戰(zhàn)性的課題之一．最近有人制造了一種燃料電池，一電極通入空氣，另一電極通入汽油蒸氣，電池的電解質(zhì)是摻雜了Y₂O₃的ZrO₂晶體，它在高溫下能傳導(dǎo)O^2-離子．回答如下問題：
（1）以壬烷（C₉H₂₀）代表汽油，這個(gè)電池放電時(shí)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)方程式是：C₉H₂₀+14O₂=9 CO₂+10H₂O
（2）固體電解質(zhì)里的O^2-的移動(dòng)方向是：向負(fù)極移動(dòng)；向外電路釋放電子的電極是：負(fù)極；該電池正極反應(yīng)的反應(yīng)式是：O₂+4e^-=2O^2-；該電池負(fù)極反應(yīng)的反應(yīng)式是：C₉H₂₀+28O^2--56e^-=9CO₂+10 H₂O．

Answer 1

分析 （1）燃料電池的總反應(yīng)是燃料在氧氣中燃燒的反應(yīng)，據(jù)此回答；
（2）燃料電池的負(fù)極反應(yīng)是燃料失電子的氧化反應(yīng)，正極是氧氣得電子的還原反應(yīng)，在原電池中，負(fù)極失電子，電解質(zhì)里的陽離子移向正極，陰離子移向負(fù)極．

解答 解：（1）燃料電池的總反應(yīng)是燃料在氧氣中燃燒的反應(yīng)，即C₉H₂₀+14O₂=9 CO₂+10H₂O，故答案為：C₉H₂₀+14O₂=9 CO₂+10H₂O；
（2）燃料電池的負(fù)極反應(yīng)是燃料失電子的氧化反應(yīng)，即 C₉H₂₀+28O^2--56e^-=9CO₂+10H₂O；負(fù)極上是壬烷失電子，正極是氧氣得電子的還原反應(yīng)，即11O₂+44e^-=22O^2-；原電池中電解質(zhì)里的陰離子移向負(fù)極，故答案為：向負(fù)極移動(dòng)；負(fù)極；O₂+4e^-=2O^2-；C₉H₂₀+28O^2--56e^-=9CO₂+10H₂O．

點(diǎn)評 本題考查學(xué)生原電池和電解池的工作原理，要求學(xué)生熟記教材知識，學(xué)以致用，難度不大．