Question

9．設計出燃料電池使汽油氧化直接產生電流是21世紀最富有挑戰性的課題之一．最近有人制造了一種燃料電池，一電極通入空氣，另一電極通入汽油蒸氣，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-離子．回答如下問題：
（1）以壬烷（C₉H₂₀）代表汽油，這個電池放電時發生的化學反應的化學方程式是：C₉H₂₀+14O₂=9 CO₂+10H₂O
（2）固體電解質里的O^2-的移動方向是：向負極移動；向外電路釋放電子的電極是：負極；該電池正極反應的反應式是：O₂+4e^-=2O^2-；該電池負極反應的反應式是：C₉H₂₀+28O^2--56e^-=9CO₂+10 H₂O．

Answer 1

分析 （1）燃料電池的總反應是燃料在氧氣中燃燒的反應，據此回答；
（2）燃料電池的負極反應是燃料失電子的氧化反應，正極是氧氣得電子的還原反應，在原電池中，負極失電子，電解質里的陽離子移向正極，陰離子移向負極．

解答 解：（1）燃料電池的總反應是燃料在氧氣中燃燒的反應，即C₉H₂₀+14O₂=9 CO₂+10H₂O，故答案為：C₉H₂₀+14O₂=9 CO₂+10H₂O；
（2）燃料電池的負極反應是燃料失電子的氧化反應，即 C₉H₂₀+28O^2--56e^-=9CO₂+10H₂O；負極上是壬烷失電子，正極是氧氣得電子的還原反應，即11O₂+44e^-=22O^2-；原電池中電解質里的陰離子移向負極，故答案為：向負極移動；負極；O₂+4e^-=2O^2-；C₉H₂₀+28O^2--56e^-=9CO₂+10H₂O．

點評 本題考查學生原電池和電解池的工作原理，要求學生熟記教材知識，學以致用，難度不大．