Question

汽車已融入人們的生活，如何減少其排放的尾氣和尋找清潔的動(dòng)力燃料是科學(xué)研究的重要課題．
（1）汽車發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)會(huì)引發(fā)N₂和O₂反應(yīng)，其能量變化示意圖如下：寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：

 

（2）科學(xué)家正在研究一種汽車燃料電池，使汽油氧化直接產(chǎn)生電流．向一個(gè)電極通入空氣，另一電極通入汽油蒸汽，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-離子．
①若以庚烷（C₇H₁₆）代表汽油，則正極發(fā)生的反應(yīng)是

 

，固體電解質(zhì)里的O^2-向

 

極（填“正”或“負(fù)”）移動(dòng)，這個(gè)電池放電時(shí)總的化學(xué)方程式是：

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：熱化學(xué)方程式,化學(xué)電源新型電池

專題：電化學(xué)專題

分析：（1）根據(jù)能量變化圖計(jì)算反應(yīng)熱，反應(yīng)熱=吸收的能量-放出的能量，再根據(jù)熱化學(xué)反應(yīng)方程式的書寫規(guī)則書寫；
（2）①燃料電池中，負(fù)極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電解質(zhì)溶液中陰離子向負(fù)極移動(dòng)；
②根據(jù)正負(fù)極放電物質(zhì)以及結(jié)合熔融電解質(zhì)來寫出總反應(yīng)．

解答： 解：（1）該反應(yīng)中的反應(yīng)熱=（945+498）kJ/mol-2×630kJ/mol=+183kJ/mol，所以其熱化學(xué)反應(yīng)方程式為：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+183 kJ?moL^-1，
故答案為：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+183 kJ?moL^-1；
（2）負(fù)極發(fā)生還原反應(yīng)，正極發(fā)生氧化反應(yīng)，電解質(zhì)在高溫下能傳導(dǎo)O^2-離子，所以正極發(fā)生的反應(yīng)為O₂+4e^-=2O^2-；原電池工作時(shí)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，電子從負(fù)極經(jīng)外電路流向正極；負(fù)極為庚烷（C₇H₁₆）放電，正極為氧氣放電，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-離子，故原電池的總反應(yīng)為：C₇H₁₆+11O₂=7CO₂+8H₂O，
故答案為：O₂+4e^-=2O^2-；負(fù)；C₇H₁₆+11O₂=7CO₂+8H₂O．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了化學(xué)電源新型電池，明確原電池原理是解本題關(guān)鍵，難點(diǎn)是電極反應(yīng)式的書寫，難度中等．