Question

一種新型燃料電池，一極通入空氣，另一極通入丁烷氣體；電解質是摻雜氧化釔（Y₂O₃）的氧化鋯（ZrO₂）晶體，在熔融狀態下能傳導O^2－。按要求回答下列問題：
（1）通入空氣的極發生的反應類型為___________（填“氧化”或“還原”）反應。
（2）在電池工作過程中，O^2－向_______移動，負極反應式為______________________。
（3）每有1mol丁烷參加反應，理論上消耗氧氣的物質的量為_____________。

Answer 1

（1）還原 （2）負極；C₄H₁₀＋13O^2－－26e^－＝4CO₂＋5H₂O （3）6.5mol

試題分析：（1）原電池中較活潑的金屬是負極，失去電子，發生氧化反應。電子經導線傳遞到正極，所以溶液中的陽離子向正極移動，正極得到電子，發生還原反應，陰離子則向負極移動。空氣在反應中得到電子，所以空氣在正極通入，發生還原反應。
（2）原電池中陰離子向負極移動，所以在電池工作過程中，O^2－向負極移動。負極失去電子，發生氧化反應。所以丁烷在負極通入，由于電解質是熔融態，則負極反應式為C₄H₁₀＋13O^2－－26e^－＝4CO₂＋5H₂O。
（3）該電池的總反應式為2C₄H₁₀＋13O₂＝8CO₂＋10H₂O，所以每有1mol丁烷參加反應，理論上消耗氧氣的物質的量為13mol÷2＝6.5mol。