Question

（7分）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，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)的總離子方程式為____________________________________________；
（2）甲醇在_________極發(fā)生反應(yīng)（填正或負），電池在放電過程中溶液的pH將__________（填降低或上升、不變）；
（3）最近，又有科學(xué)家制造出一種固體電解質(zhì)的燃料電池，其效率更高。一個電極通入空氣，另一電極通入汽油蒸氣。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）。以丁烷（C₄H₁₀）代表汽油。　
①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）。
②電池的正極反應(yīng)式為____________________________________________  。

Answer 1

（1）2CH₃OH+3O₂+4OH^－=2CO₃^2－+6H₂O_(2分)
（2） 負(1分)， 下降(1分)
（3） 負(1分)， O₂+4e^－=2O^2－(2分)。

試題分析：（1）負極上甲醇失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，甲醇失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成碳酸根離子和水，電極反應(yīng)式為CH₃OH+8OH^--6e-=CO₃^2-+6H₂O，正極上氧氣得電子和水反應(yīng)生成氫氧根離子，電極反應(yīng)式3/2O₂+3H₂O+6e-=6OH^-，則總反應(yīng)為2CH₃OH+3O₂+4OH^- = 2CO₃^2-+6H₂O；
（2）負極上燃料發(fā)生電極反應(yīng)，甲醇在負極反應(yīng)；放電時消耗氫氧根離子，pH降低。
（3）因為燃料被氧化，需要結(jié)果氧離子，所以氧離子向負極移動，正極氧氣轉(zhuǎn)化為氧離子，方程式為：O₂+4e^－=2O^2－。
點評：本題以燃料電池為載體考查了原電池原理，根據(jù)電池反應(yīng)式判斷正負極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)及電極附近溶液PH值的變化即可解答本題，難度較大。