(1)设计出燃料电池使汽油氧化直接产生电流是本世纪最富有挑战性的课题之一．最近有人制造了一种燃料电池.一个极通入空气.另一个极通入汽油蒸气.电池的电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体.它在高温下能传导O2-.回答如下问题:这个电池负极发生的反应是:C4H10+13O2--26e-=4CO2+5H2O.正极发生的反应是: ,汽油燃料电池最大的障碍是氧化反应� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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（1）设计出燃料电池使汽油氧化直接产生电流是本世纪最富有挑战性的课题之一．最近有人制造了一种燃料电池，一个极通入空气，另一个极通入汽油蒸气，电池的电解质是掺杂了Y₂O₃的ZrO₂晶体，它在高温下能传导O^2-，回答如下问题：
这个电池负极发生的反应是：C₄H₁₀+13O^2--26e^-=4CO₂+5H₂O，正极发生的反应是：

；
汽油燃料电池最大的障碍是氧化反应不完全产生

（填化学式）堵塞电极的气体通道，有人估计，完全避免这种副反应至少还需10年，这正是新一代化学家的历史使命．
（2）某温度下0.1mol/L Na₂CO₃溶液中，

c(Na+)

c(C

)

＞2，其原因是（用离子方程式说明）：

，

常温下，pH=5的H₂SO₄溶液中由水电离出的H⁺浓度为c₁；pH=5 的Al₂（SO₄）₃溶液中由水电离出的H⁺ 浓度为c₂，则=

；
（3）恒温、恒压下，在一个可变容积的容器中发生如下反应：A（g）+B（g）?C（g）．
①若开始时放入1mol A 和 1mol B，到达平衡后，生成 a mol C，这时 A 的物质的量为

mol．
②若开始时放入 X mol A、2mol B 和 1mol C，到达平衡后，A和C的物质的量分别是 Y mol 和 3a mol，则 X=

，Y=

．

分析：（1）原电池正极上得电子发生还原反应，燃料反应过程中生成固体颗粒而堵塞电极的气体通道；
（2）碳酸钠是强碱弱酸盐易水解；酸抑制水电离，含有弱根离子的盐促进水电离，酸中氢氧根离子浓度等于水电离出的氢离子浓度，硫酸铝溶液中氢离子浓度就是水电离出的氢离子浓度；
（3）①根据A和C之间的关系式进行计算；
②利用等效平衡进行分析，向容器中中加入1molC就相当于向容器中加入1molA和1molB，恒温、恒压下根据生成的C为3a可知，达到的平衡与起始量加入3molA3molB所达到的平衡是相同的平衡．

解答：解：（1）该燃料电池中，负极上燃料放电，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为：O₂+4e^-=2O^2-燃料反应过程中生成固体颗粒而堵塞电极的气体通道，固体颗粒是C，故答案为：O₂+4e^-=2O^2-，C；
（2）碳酸钠是强碱弱酸盐，碳酸根离子水解而钠离子不水解，导致

c(Na+)

c(CO32-)

＞2，水解反应方程式为：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，
酸抑制水电离，含有弱根离子的盐促进水电离，酸中氢氧根离子浓度等于水电离出的氢离子浓度，硫酸铝溶液中氢离子浓度就是水电离出的氢离子浓度，所以硫酸中水电离出的氢离子浓度=10^-9 mol/L，pH=5 的Al₂（SO₄）₃溶液中由水电离出的H⁺ 浓度为10^-5 mol/L，所以

=10^-4，
故答案为：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，10^-4；
（3）根据A和C之间的关系式知，生成amolC需要amolA，则平衡时A的物质的量为（1-a）mol，
恒温、恒压下到达平衡后，C的物质的量为3amol，根据等效平衡知，向容器中中加入1molC就相当于向容器中加入1molA和1molB，结合①知，开始时，向容器中加入的A、B的物质的量应该都是3mol，所以x=2，
①中平衡时B的物质的量是（1-a）mol，则②平衡时B的物质的量是①中的3倍，所以Y=3-3a，
故答案为：1-a，2，3-3a．

点评：本题考查原电池原理、盐类水解、等效平衡等知识点，难点是等效平衡的运用，注意区分恒温恒容容器和恒温恒压容器的不同，题目较难．

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科目：高中化学 来源： 题型：

设计出燃料电池使汽油氧化直接产生电流是本世纪最富有挑战性的课题之一．最近有人制造了一种燃料电池，一个电极通入空气，另一个电极通入汽油蒸气，电池的电解质是掺杂了Y₂O₃的ZrO₂晶体，它在高温下能传导O^2-，回答如下问题：
（1）以丁烷（C₄H₁₀）为汽油代表，这个电池放电时发生反应的化学方程式是

2C₄H₁₀+13O₂═8CO₂+10H₂O

；
（2）这个电池负极发生的反应是：C₄H₁₀+13O^2--26e^-=4CO₂+5H₂O，正极发生的电极反应方程式是：

O₂+4e^-=2O^2-

；固体电解质里O^2-向

负

极移动；向外电路释放的电子的电极是

负

极；
（3）人们追求燃料电池氧化汽油而不在内燃机里燃烧汽油产生动力的主要原因是：

燃料电池具有较高的能量利用率

；
（4）汽油燃料电池最大的障碍是氧化反应不完全产生

碳粒或C

堵塞电极的气体通道，有人估计，完全避免这种副反应至少还需10年，这正是新一代化学家的历史使命．

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科目：高中化学 来源： 题型：

Ⅰ、电解原理在化学工业中有广泛应用．图表示一个电解池，装有电解液c；A、B是两块电极板，通过导线与直流电源相连．
（1）若A、B都是惰性电极，c是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时向U型管两边各滴入几滴酚酞试液，试判断
①a是

正

极（填“正”或“负”）；
②B电极上的电极反应式为

2H⁺+2e^-═H₂↑

，
（2）如要用电解方法精炼粗铜，电解液c选用CuSO₄溶液，则B电极的材料是

纯铜

，电极反应式为

Cu²⁺+2e^-═Cu

．
（3）用惰性电极电解CuSO₄溶液．若阴极上析出Cu的质量为3.2g，则阳极上产生的气体在标准状况下的体积为

0.56L

；
Ⅱ、设计出燃料电池使汽油氧化直接产生电流是对21世纪最富有挑战性的课题之一．最近有人制造了一种燃料电池，一个电极通入空气，另一电极通入汽油蒸气，电池的电解质是掺杂了Y₂O₃的ZrO₂晶体，它在高温下能传导O^2-离子．回答如下问题：
（1）以庚烷（C₇H₁₆）代表汽油，这个电池放电时发生的化学反应的化学方程式是：

C₇H₁₆+11O₂=7CO₂+8H₂O

（2）这个电池的负极发生的反应是：

C₇H₁₆+22O^2--44e^-=7CO₂+8H₂O

；正极发生的反应是：

11O₂+44e^-=22O^2-

；固体电解质里的O^2-向

负

（填“正”或“负”）极移动（1分）

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科目：高中化学 来源： 题型：

设计出燃料电池使汽油氧化直接产生电流是本世纪最富有挑战性的课题之一．最近有人制造了一种燃料电池，一个极通入空气，另一个极通入汽油蒸气，电池的电解质是掺杂了Y₂O₃的ZrO₂晶体，它在高温下能传导O^2-，回答如下问题：
（1）以丁烷为汽油代表，这个电池放电时发生的化学反应的方程式是：

（2）这个电池负极发生的反应是：C₄H₁₀+13O^2--26e^-=4CO₂+5H₂O，正极发生的反应是：

固体电解质里O^2-的移动方向是：

向外电路释放电子的电极是：

（3）人们追求燃料电池氧化汽油而不在内燃机里燃烧汽油产生动力的主要原因是：

（4）在ZrO₂晶体里掺杂Y₂O₃，用Y³⁺代替晶体里的部分Zr⁴⁺对提高固体电解质的导电能力有帮助，你认为原因是：

（5）汽油燃料电池最大的障碍是氧化反应不完全产生

堵塞电极的气体通道，有人估计，完全避免这种副反应至少还需10年，这正是新一代化学家的历史使命．

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科目：高中化学 来源： 题型：

（6分）设计出燃料电池使汽油氧化直接产生电流是对21世纪最富有挑战性的课题之一。最近有人制造了一种燃料电池，一个电极通入空气，另一电极通入汽油蒸气，电池的电解质是掺杂了Y₂O₃的ZrO₂晶体，它在高温下能传导O²^－离子。回答如下问题：

（1）以壬烷（C₉H₂₀）代表汽油，这个电池放电时发生的化学反应的化学方程式是：

（2）这个电池的正极发生的反应是：　　　　　　　

负极发生的反应是：　　　　　　　　　　　　

固体电解质里的O²^－的移动方向是：　　　　　　

向外电路释放电子的电极是：　　　　

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