Question

Ⅰ．設計出燃料電池使汽油氧化直接產生電流是本世紀最富有挑戰(zhàn)性的課題之一．最近有人制造了一種燃料電池，一個電極通入空氣，另一個電極通入汽油蒸氣，電池的電解質是摻雜了Y₂O₃的ZrO₂晶體，它在高溫下能傳導O^2-，回答如下問題：
（1）以戊烷（C₅H₁₂）為汽油代表，這個電池正極發(fā)生的電極反應方程式是O₂+4e^-=2O^2-，負極發(fā)生的反應方程式是：

 

；固體電解質里O^2-向

 

極移動；
（2）人們追求燃料電池氧化汽油而不在內燃機里燃燒汽油產生動力的主要原因是

 

；
Ⅱ為確定某鋁熱劑（氧化鐵粉末和鋁粉）的組成，分別進行下列實驗．若取10.7g樣品，向其中加入足量的NaOH溶液，測得生成的氣體（標準狀況）體積為3.36L，反應的化學方程式為

 

，樣品中鋁的質量是

 

g．若取10.7g樣品將其點燃，恰好完全反應，待反應產物冷卻后，加入足量鹽酸，測得生成的氣體體積為VL，V等于

 

．

Answer 1

考點：有關混合物反應的計算,電極反應和電池反應方程式

專題：

分析：Ⅰ．（1）負極發(fā)生氧化反應，C₅H₁₂被氧化生成和水；原電池工作時，陰離子向負極移動；
（2）原電池具有能量利用率高的特點；
Ⅱ．鋁和氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉和氫氣，根據(jù)氫氣的量可知鋁的質量，取10.7g樣品將其點燃，恰好完全反應，發(fā)生鋁熱反應生成鐵，鐵與鹽酸反應生成氫氣，反應的方程式計算．

解答： 解：Ⅰ．（1）燃料電池的負極反應是燃料失電子的氧化反應，即C₅H₁₂+16O^2--32e^-=5CO₂+6H₂O； 原電池中電解質里的陰離子移向負極，
故答案為：C₅H₁₂+16O^2--32e^-=5CO₂+6H₂O； 負；
（2）原電池具有能量利用率高的特點，而燃燒時化學能轉變?yōu)闊崮芎凸饽埽?br />故答案為：燃料電池具有較高的能量利用率；
II．鋁和氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉和氫氣，反應的方程式為2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑，
n（H₂）=

3.36L

22.4L/mol

=0.15mol，由方程式可知n（Al）=0.1mol，m（Al）=0.1mol×27g/mol=2.7g，
鋁與氧化鐵在高溫下生成鐵與氧化鋁，反應方程式為2Al+Fe₂O₃

高溫  .

2Fe+Al₂O₃；由二者恰好反應，根據(jù)方程式可知，
0.1molAl可生成0.1molFe，與鹽酸反應生成0.1mol氫氣，體積為0.1mol×22.4L/mol=2.24L，
故答案為：2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑；2.7； 2.24L．

點評：本題考查較為綜合，涉及燃料電池已經混合物的計算，為高頻考點，側重于學生的分析能力和計算能力的考查，注意把握電極方程式的書寫，難度中等．