Question

據(jù)報道，最近摩托羅拉（MOTOROLA）公司研發(fā)了一種由甲醇和氧氣以及強堿做電解質(zhì)溶液的新型手機電池，電量是現(xiàn)用鎳氫電池和鋰電池的10倍，可連續(xù)使用1個月才充電一次．假定放電過程中，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)的總離子方程為

 

；
（2）甲醇在

 

極（填“正”或“負”）發(fā)生反應(yīng)，電池在放電過程中溶液的pH將

 

（填“下降”或“上升”、“不變”）；若有16克甲醇蒸汽被完全氧化產(chǎn)生電能，并利用該過程中釋放的電能電解足量的CuSO₄溶液，（假設(shè)整個過程中能量總利用率為80%），則將產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下的O₂

 

升．
（3）最近，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．一個電極通入空氣，另一個電極通入天然氣．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）．以甲烷（CH₄）代表汽油．
①電池的正極反應(yīng)式為

 

；
②放電時固體電解質(zhì)里的O^2-離子的移動方向是向

 

極移動（填“正”或“負”）．

Answer 1

考點：原電池和電解池的工作原理

專題：

分析：放電時負極反應(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-，汽油在負極發(fā)生氧化反應(yīng)，原電池工作時，陰離子向負極移動，陽離子向正極移動．

解答： 解：（1）放電過程中，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，甲醇被氧化，應(yīng)為電池負極反應(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，
n（CH₃OH）=0.5mol，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.5mol×6=3mol，
2CuSO₄+2H₂O

電解  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄轉(zhuǎn)移電子
                   22.4L        4mol
                   x            3mol
x=16.8L，
故答案為：負；下降；16.8；
（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，陰離子向負極移動，陽離子向正極移動，故答案為：負．

點評：本題綜合考查原電池工作原理，為高頻考點，側(cè)重于學(xué)生的分析、計算能力的考查，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，答題時注意體會電極方程式的書寫，學(xué)習(xí)中注意把握書寫方法．