Question

一種由甲醇和氧氣以及強(qiáng)堿做電解質(zhì)溶液的新型手機(jī)電池，電量是現(xiàn)用鎳氫電池和鋰電池的10倍，可連續(xù)使用1個(gè)月才充電一次．假定放電過(guò)程中，甲醇完全氧化產(chǎn)生的CO₂被充分吸收生成CO₃^2-．
（1）該電池反應(yīng)的總離子方程式為：

 

；
（2）甲醇在

 

極發(fā)生反應(yīng)（填正或負(fù)），電池在放電過(guò)程中溶液的pH將

 

（填下降、上升、不變）；若有16克甲醇蒸汽被完全氧化產(chǎn)生電能，該過(guò)程中轉(zhuǎn)移電子數(shù)目

 

（3）最后，又有科學(xué)家制造出一種使用固體電解質(zhì)的燃料電池，其效率更高．一個(gè)電極通入空
氣，另一個(gè)電極通入汽油蒸汽．其中固體電解質(zhì)是摻雜了Y₂O₃（Y：釔）的ZrO₂（Zr：鋯）固體，它在高溫下能傳導(dǎo)O^2-離子（其中氧化反應(yīng)發(fā)生完全）．以丁烷（C₄H₁₀）代表汽油．
①電池的正極反應(yīng)式為

 

；
②放電時(shí)固體電解質(zhì)里的O^2-離子的移動(dòng)方向是向

 

極移動(dòng)（填正或負(fù)）．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)電源新型電池

專題：電化學(xué)專題

分析：放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O，正極電極反應(yīng)式：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，電池反應(yīng)為2CH₃OH+3O₂+4OH^-=2CO₃^2-+6H₂O，固體電解質(zhì)的燃料電池，通入空氣的電極反應(yīng)為O₂+4e^-=2O^2-，汽油在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，原電池工作時(shí)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，陽(yáng)離子向正極移動(dòng)．

解答： 解：（1）放電過(guò)程中，甲醇完全氧化產(chǎn)生的CO₂被充分吸收生成CO₃^2-，則反應(yīng)的總方程式為2CH₃OH+3O₂+4OH^-=2CO₃^2-+6H₂O，
故答案為：2CH₃OH+3O₂+4OH^-=2CO₃^2-+6H₂O；
（2）放電時(shí)，甲醇被氧化，應(yīng)為電池負(fù)極反應(yīng)，由總反應(yīng)式2CH₃OH+3O₂+4OH^-=2CO₃^2-+6H₂O，可知消耗OH^-，電解質(zhì)溶液pH降低，若有16克即0.5mol甲醇蒸汽被完全氧化產(chǎn)生電能，該過(guò)程中轉(zhuǎn)移電子3mol，數(shù)目為3N_A，故答案為：負(fù)；下降；3N_A；
（3）①固體電解質(zhì)的燃料電池，通入空氣的電極反應(yīng)為O₂+4e^-=2O^2-，故答案為：O₂+4e^-=2O^2-；
②原電池工作時(shí)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，故答案為：負(fù)．

點(diǎn)評(píng)：本題綜合考查原電池工作原理，題目難度中等，注意根據(jù)題給信息正確書寫電極方程式為解答該題的關(guān)鍵，答題時(shí)注意體會(huì)電極方程式的書寫，學(xué)習(xí)中注意把握書寫方法．