Question

4．據(jù)報(bào)道，最近摩托羅拉（MOTOROLA）公司研發(fā)了一種由甲醇（CH₃OH） 和氧氣以及強(qiáng)堿做電解質(zhì)溶液的新型手機(jī)電池，電量是現(xiàn)用鎳氫電池和鋰電池的10倍，可連續(xù)使用1個(gè)月充電一次．假定放電過(guò)程中，甲醇完全氧化產(chǎn)生的CO₂被充分吸收生成CO₃^2-
（1）該電池正極反應(yīng)式為：O₂+2H₂O=4OH^-+4e^-；
（2）甲醇在負(fù)極發(fā)生反應(yīng)（填正或負(fù)），電池在放電過(guò)程中溶液的pH將降低（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(gè)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電池的正極反應(yīng)式為O₂+4e^-=2O^2-．
②放電時(shí)固體電解質(zhì)里的O^2-離子的移動(dòng)方向是向負(fù)極移動(dòng)（填正或負(fù)）．
③正極與負(fù)極上參加反應(yīng)的氣體的物質(zhì)的量之比為13：2．

Answer 1

分析 （1）放電時(shí)，相當(dāng)于原電池的工作原理，正極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，負(fù)極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)；
（2）根據(jù)電池放電的總反應(yīng)方程式來(lái)計(jì)算回答；
（3）①正極上氧氣得電子生成氧離子；
②放電時(shí)，電解質(zhì)中陰離子向負(fù)極移動(dòng)；
③放電時(shí)，總反應(yīng)是丁烷燃燒的反應(yīng)．

解答 解：（1）放電時(shí)，相當(dāng)于原電池的工作原理，正極是氧氣發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，即O₂+2H₂O=4OH^-+4e^-，負(fù)極是甲醇發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，即CH₃OH+8OH^-=6H₂O+CO₃^2-+6e^-，故答案為：O₂+2H₂O=4OH^-+4e^-；
（2）放電時(shí)，相當(dāng)于原電池的工作原理，正極是氧氣發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，即O₂+2H₂O=4OH^-+4e^-，負(fù)極是甲醇發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，即CH₃OH+8OH^-=6H₂O+CO₃^2-+6e^-，總反應(yīng)是：3O₂+2CH₃OH+4OH^-=6H₂O+2CO₃^2-，消耗氫氧根離子，所以電池在放電過(guò)程中溶液的pH將降低，故答案為：負(fù)；降低；
（3）①正極上氧氣得電子生成氧離子，電極反應(yīng)式為O₂+4e^-=2O^2-，故答案為：O₂+4e^-=2O^2-；
②放電時(shí)，電解質(zhì)中陰離子向負(fù)極移動(dòng)，所以電解質(zhì)中氧離子向負(fù)極移動(dòng)，故答案為：負(fù)；
③放電時(shí)，正極是氧氣發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，負(fù)極是丁烷發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，總反應(yīng)是丁烷燃燒的反應(yīng)，根據(jù)丁烷（C₄H₁₀）∽6.5O₂，正極與負(fù)極上參加反應(yīng)的氣體的物質(zhì)的量之比為13：2，故答案為：13：2．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了化學(xué)電源新型電池，根據(jù)題給信息正確書寫電極反應(yīng)式是解本題關(guān)鍵，書寫電極反應(yīng)式時(shí)要結(jié)合電解質(zhì)特點(diǎn)，題目難度中等．