Question

Ⅰ．設(shè)計(jì)出燃料電池使汽油氧化直接產(chǎn)生電流是本世紀(jì)最富有挑戰(zhàn)性的課題之一．最近有人制造了一種燃料電池，一個(gè)電極通入空氣，另一個(gè)電極通入汽油蒸氣，電池的電解質(zhì)是摻雜了Y₂O₃的ZrO₂晶體，它在高溫下能傳導(dǎo)O^2-，回答如下問題：
（1）以戊烷（C₅H₁₂）為汽油代表，這個(gè)電池正極發(fā)生的電極反應(yīng)方程式是O₂+4e^-=2O^2-，負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)方程式是：

 

；固體電解質(zhì)里O^2-向

 

極移動(dòng)；
（2）人們追求燃料電池氧化汽油而不在內(nèi)燃機(jī)里燃燒汽油產(chǎn)生動(dòng)力的主要原因是

 

；
Ⅱ?yàn)榇_定某鋁熱劑（氧化鐵粉末和鋁粉）的組成，分別進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)．若取10.7g樣品，向其中加入足量的NaOH溶液，測(cè)得生成的氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況）體積為3.36L，反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

，樣品中鋁的質(zhì)量是

 

g．若取10.7g樣品將其點(diǎn)燃，恰好完全反應(yīng)，待反應(yīng)產(chǎn)物冷卻后，加入足量鹽酸，測(cè)得生成的氣體體積為VL，V等于

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：有關(guān)混合物反應(yīng)的計(jì)算,電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式

專題：

分析：Ⅰ．（1）負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，C₅H₁₂被氧化生成和水；原電池工作時(shí)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)；
（2）原電池具有能量利用率高的特點(diǎn)；
Ⅱ．鋁和氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣，根據(jù)氫氣的量可知鋁的質(zhì)量，取10.7g樣品將其點(diǎn)燃，恰好完全反應(yīng)，發(fā)生鋁熱反應(yīng)生成鐵，鐵與鹽酸反應(yīng)生成氫氣，反應(yīng)的方程式計(jì)算．

解答： 解：Ⅰ．（1）燃料電池的負(fù)極反應(yīng)是燃料失電子的氧化反應(yīng)，即C₅H₁₂+16O^2--32e^-=5CO₂+6H₂O； 原電池中電解質(zhì)里的陰離子移向負(fù)極，
故答案為：C₅H₁₂+16O^2--32e^-=5CO₂+6H₂O； 負(fù)；
（2）原電池具有能量利用率高的特點(diǎn)，而燃燒時(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芎凸饽埽?br />故答案為：燃料電池具有較高的能量利用率；
II．鋁和氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣，反應(yīng)的方程式為2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑，
n（H₂）=

3.36L

22.4L/mol

=0.15mol，由方程式可知n（Al）=0.1mol，m（Al）=0.1mol×27g/mol=2.7g，
鋁與氧化鐵在高溫下生成鐵與氧化鋁，反應(yīng)方程式為2Al+Fe₂O₃

高溫  .

2Fe+Al₂O₃；由二者恰好反應(yīng)，根據(jù)方程式可知，
0.1molAl可生成0.1molFe，與鹽酸反應(yīng)生成0.1mol氫氣，體積為0.1mol×22.4L/mol=2.24L，
故答案為：2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑；2.7； 2.24L．

點(diǎn)評(píng)：本題考查較為綜合，涉及燃料電池已經(jīng)混合物的計(jì)算，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力的考查，注意把握電極方程式的書寫，難度中等．