Question

（1）据报道，最近摩托罗拉（MOTOROLA）公司研发了一种由乙醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池，电量是现用镍氢电池和锂电池的10倍，可连续使用1个月充电一次．假定放电过程中，乙醇完全氧化产生的CO₂被充分吸收生成CO₃^2-
①该电池负极反应式为

 

．
②电池在放电过程中溶液的pH将

 

（填降低或上升、不变）；若有23克乙醇蒸气被完全氧化，产生的电能电解足量的CuSO₄溶液，（假设整个过程中能量利用率为80%）则将产生标准状况下的O₂

 

L．
（2）最近，又有科学家制造出一种固体电解质的燃料电池，其效率更高．一个电极通入空气，另一电极通入汽油蒸气．其中固体电解质是掺杂了Y₂O₃（Y：钇）的ZrO₂（Zr：锆）固体，它在高温下能传导O^2-离子（其中氧化反应发生完全）．以丁烷（C₄H₁₀）代表汽油．
①电池的正极反应式为

 

．
②放电时固体电解质里的O^2-离子的移动方向是向

 

极移动（填正或负）．

Answer 1

考点：化学电源新型电池

专题：电化学专题

分析：（1）①乙醇碱性燃料电池中，负极上燃料失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水；
②乙醇碱性燃料电池中，乙醇完全氧化产生的CO₂被充分吸收生成CO₃^2-，正极上生成氢氧根离子，电池反应式为2CH₃OH+3O₂+4OH^-=2CO₃^2-+6H₂O，据此判断溶液pH变化；根据转移电子守恒计算生成氧气体积
（2）①正极上氧气得电子生成氧离子；
②放电时，电解质中阴离子向负极移动．

解答： 解：（1）①乙醇碱性燃料电池中，负极上燃料失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为C₂H₆O+16OH^--12e^-=2CO₃^2-+11H₂O，故答案为：C₂H₆O+16OH^--12e^-=2CO₃^2-+11H₂O；
②乙醇碱性燃料电池中，乙醇完全氧化产生的CO₂被充分吸收生成CO₃^2-，正极上氧气得电子生成氢氧根离子，电池反应式为C₂H₆O+3O₂+4OH^-=2CO₃^2-+5H₂O，根据电池反应式知，放电过程中氢氧根离子浓度减小，溶液的pH降低；若有16克乙醇蒸气被完全氧化，产生的电能电解足量的CuSO₄溶液，（假设整个过程中能量利用率为80%），16g乙醇反应时转移电子的物质的量=

23g 46gmol

1

×12×80%=4.8mol，设生成氧气体积为x，
2CuSO₄+2H₂O

电解  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄转移电子
                   22.4L        4mol
                   x            4.8mol
22.4L：4mol=x：4.8mol
x=

22.4L×4.8mol

4mol

=26.88L，
故答案为：降低；26.88；           
（2）①正极上氧气得电子生成氧离子，电极反应式为O₂+4e^-=2O^2-，故答案为：O₂+4e^-=2O^2-；
②放电时，电解质中阴离子向负极移动，所以电解质中氧离子向负极移动，故答案为：负．

点评：本题考查了化学电源新型电池，根据题给信息正确书写电极反应式是解本题关键，书写电极反应式时要结合电解质特点，题目难度中等．