Question

6．為擺脫對石油的過度依賴，科研人員將煤液化制備汽油，并設(shè)計(jì)了汽油燃料電池，電池工作原理如圖所示：一個(gè)電極通入氧氣，另一電極通入汽油蒸氣，電解質(zhì)是摻雜了Y₂O₃的ZrO₂晶體，它在高溫下能傳導(dǎo)O^2-．
試回答：
（1）以辛烷（C₈H₁₈）代表汽油，寫出該電池工作時(shí)負(fù)極反應(yīng)方程式C₈H₁₈-50e^-+25O^2-=8CO₂+9H₂O．
（2）石油催化裂化的主要目的是提高輕質(zhì)油（汽油）的產(chǎn)量．
（3）將CO₂轉(zhuǎn)化成有機(jī)物可有效地實(shí)現(xiàn)碳循環(huán)．如：
a．6CO₂+6H₂O $\stackrel{光照/葉綠素}{→}$C₆H₁₂O₆+6O₂
b．2CO₂+6H₂$→_{△}^{催化劑}$C₂H₅OH+3H₂O
c．CO₂+CH₄$→_{△}^{催化劑}$CH₃COOH
d．2CO₂+6H₂$→_{△}^{催化劑}$CH₂=CH₂+4H₂O
以上反應(yīng)中，最節(jié)能的是a（填字母序號），反應(yīng)b中理論上原子利用率為46%．

Answer 1

分析 （1）電解質(zhì)能在高溫下能傳導(dǎo)O^2-，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，即C₈H₁₈）失去電子生成CO₂，根據(jù)質(zhì)量守恒和電荷守恒寫出電極反應(yīng)式；
（2）石油催化裂化的主要目的是提高輕質(zhì)油（汽油）的產(chǎn)量；
（3）最節(jié)能的措施應(yīng)使用太陽能；原子利用率等于期望產(chǎn)物的總質(zhì)量與生成物的總質(zhì)量之比．

解答 解：（1）電解質(zhì)能在高溫下能傳導(dǎo)O^2-，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，即1molC₈H₁₈失去電子生成CO₂，共失去8×[+4-（-$\frac{18}{8}$）]=50mole^-，18molH原子轉(zhuǎn)化為9molH₂O，根據(jù)質(zhì)量守恒和電荷守恒寫出電極反應(yīng)為：C₈H₁₈-50e^-+25O^2-=8CO₂+9H₂O，故答案為：C₈H₁₈-50e^-+25O^2-=8CO₂+9H₂O；　　
（2）石油催化裂化的主要目的是提高輕質(zhì)油（汽油）的產(chǎn)量，故答案為：提高輕質(zhì)油（汽油）的產(chǎn)量；
（3）最節(jié)能的措施應(yīng)使用太陽能；原子利用率等于期望產(chǎn)物的總質(zhì)量與生成物的總質(zhì)量之比，反應(yīng)b中理論上原子利用率為：$\frac{46}{88+12}$×100%=46%，故答案為：a、46%；

點(diǎn)評 本題考查電極反應(yīng)式的書寫、石油催化裂化和原子的得用率，綜合能力要求較高，特殊是第一小題有一定的難度．