Question

最近我国自主研制了一种新型燃料电池，一个电极通入空气，另一个电极通入汽油蒸气 （以C₄H₁₀代表汽油），电池的电解质是掺杂了Y₂O₃的ZrO₂晶体，它在高温下能传导O^2-．回答如下问题：
（1）C₄H₁₀有正丁烷、异丁烷两种结构，写出异丁烷的一氯取代物的结构简式

CH₂Cl-CH（CH₃）₂

、

（CH₃）₃CCl

、

CH₃-CCl（CH₃）₂

．
（2）这个燃料电池放电时发生反应的化学方程式是

2C₄H₁₀+13O₂═8CO₂+10H₂O

．
（3）这个电池的正极发生的反应是O₂+4e^-=2O^2-，负极发生的电极反应方程式是

2C₄H₁₀+26O^2--52e^-=8CO₂+10H₂O

，
（4）固体电解质里O^2-向

负

极移动，向外电路释放电子的是

负

极．

Answer 1

分析：（1）根据异丁烷中氢原子的种类来确定同分异构题的结构简式的书写；
（2）燃料电池放电时发生反应是燃料燃烧的化学方程式；
（3）燃料电池放电时负极发生的是燃料失电子的氧化反应；
（4）在燃料电池中，电解质里的阳离子移向正极，阴离子移向负极，失电子的极是负极．

解答：解：（1）异丁烷中氢原子的种类有三种，所以其一氯代物有三种，即CH₂Cl-CH（CH₃）₂，（CH₃）₃Cl，CH₃-CCl（CH₃）₂，故答案为：CH₂Cl-CH（CH₃）₂，（CH₃）₃Cl，CH₃-CCl（CH₃）₂；
（2）丁烷燃料电池放电时发生反应是丁烷燃烧的化学方程式，即2C₄H₁₀+13O₂═8CO₂+10H₂O，故答案为：2C₄H₁₀+13O₂═8CO₂+10H₂O；
（3）丁烷燃料电池放电时负极发生的是燃料丁烷失电子的氧化反应，且负极反应=总反应-正极反应，正反应为：
13O₂+52e^-=26O^2-，总反应是：2C₄H₁₀+13O₂═8CO₂+10H₂O，所以负极反应是：2C₄H₁₀+26O^2--52e^-=8CO₂+10H₂O，故答案为：2C₄H₁₀+26O^2--52e^-=8CO₂+10H₂O；
（4）在燃料电池中，电解质里的阳离子移向正极，阴离子移向负极，所以电解质里O^2-向负极移动，负极向外电路释放电子，故答案为：负；负．

点评：本题考查学生燃料电池的工作原理知识，可以根据所学知识进行回答，难度不大．