Question

一種由甲醇和氧氣以及強堿做電解質溶液的新型手機電池，電量是現用鎳氫電池和鋰電池的10倍，可連續使用1個月才充電一次．假定放電過程中，甲醇完全氧化產生的CO₂被充分吸收生成CO₃^2-．
（1）該電池反應的總離子方程式為：

 

；
（2）甲醇在

 

極發生反應（填正或負），電池在放電過程中溶液的pH將

 

（填下降、上升、不變）；若有16克甲醇蒸汽被完全氧化產生電能，該過程中轉移電子數目

 

（3）最后，又有科學家制造出一種使用固體電解質的燃料電池，其效率更高．一個電極通入空
氣，另一個電極通入汽油蒸汽．其中固體電解質是摻雜了Y₂O₃（Y：釔）的ZrO₂（Zr：鋯）固體，它在高溫下能傳導O^2-離子（其中氧化反應發生完全）．以丁烷（C₄H₁₀）代表汽油．
①電池的正極反應式為

 

；
②放電時固體電解質里的O^2-離子的移動方向是向

 

極移動（填正或負）．

Answer 1

考點：化學電源新型電池

專題：電化學專題

分析：放電時負極反應為：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O，正極電極反應式：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，電池反應為2CH₃OH+3O₂+4OH^-=2CO₃^2-+6H₂O，固體電解質的燃料電池，通入空氣的電極反應為O₂+4e^-=2O^2-，汽油在負極發生氧化反應，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，甲醇完全氧化產生的CO₂被充分吸收生成CO₃^2-，則反應的總方程式為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，應為電池負極反應，由總反應式2CH₃OH+3O₂+4OH^-=2CO₃^2-+6H₂O，可知消耗OH^-，電解質溶液pH降低，若有16克即0.5mol甲醇蒸汽被完全氧化產生電能，該過程中轉移電子3mol，數目為3N_A，故答案為：負；下降；3N_A；
（3）①固體電解質的燃料電池，通入空氣的電極反應為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，題目難度中等，注意根據題給信息正確書寫電極方程式為解答該題的關鍵，答題時注意體會電極方程式的書寫，學習中注意把握書寫方法．