Question

最近我國自主研制了一種新型燃料電池，一個電極通入空氣，另一個電極通入汽油蒸氣 （以C₄H₁₀代表汽油），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-．回答如下問題：
（1）C₄H₁₀有正丁烷、異丁烷兩種結構，寫出異丁烷的一氯取代物的結構簡式

CH₂Cl-CH（CH₃）₂

、

（CH₃）₃CCl

、

CH₃-CCl（CH₃）₂

．
（2）這個燃料電池放電時發生反應的化學方程式是

2C₄H₁₀+13O₂═8CO₂+10H₂O

．
（3）這個電池的正極發生的反應是O₂+4e^-=2O^2-，負極發生的電極反應方程式是

2C₄H₁₀+26O^2--52e^-=8CO₂+10H₂O

，
（4）固體電解質里O^2-向

負

極移動，向外電路釋放電子的是

負

極．

Answer 1

分析：（1）根據異丁烷中氫原子的種類來確定同分異構題的結構簡式的書寫；
（2）燃料電池放電時發生反應是燃料燃燒的化學方程式；
（3）燃料電池放電時負極發生的是燃料失電子的氧化反應；
（4）在燃料電池中，電解質里的陽離子移向正極，陰離子移向負極，失電子的極是負極．

解答：解：（1）異丁烷中氫原子的種類有三種，所以其一氯代物有三種，即CH₂Cl-CH（CH₃）₂，（CH₃）₃Cl，CH₃-CCl（CH₃）₂，故答案為：CH₂Cl-CH（CH₃）₂，（CH₃）₃Cl，CH₃-CCl（CH₃）₂；
（2）丁烷燃料電池放電時發生反應是丁烷燃燒的化學方程式，即2C₄H₁₀+13O₂═8CO₂+10H₂O，故答案為：2C₄H₁₀+13O₂═8CO₂+10H₂O；
（3）丁烷燃料電池放電時負極發生的是燃料丁烷失電子的氧化反應，且負極反應=總反應-正極反應，正反應為：
13O₂+52e^-=26O^2-，總反應是：2C₄H₁₀+13O₂═8CO₂+10H₂O，所以負極反應是：2C₄H₁₀+26O^2--52e^-=8CO₂+10H₂O，故答案為：2C₄H₁₀+26O^2--52e^-=8CO₂+10H₂O；
（4）在燃料電池中，電解質里的陽離子移向正極，陰離子移向負極，所以電解質里O^2-向負極移動，負極向外電路釋放電子，故答案為：負；負．

點評：本題考查學生燃料電池的工作原理知識，可以根據所學知識進行回答，難度不大．