1、歷年電化學(xué)（2001）第12題（11分）設(shè)計出燃料電池使汽油氧化直接產(chǎn)生電流是21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，一個電極通入空氣，另一電極通入汽油蒸氣，電池的固體電解質(zhì)是晶格摻雜了Y2O3的ZrO2固體，它在高溫下能傳導(dǎo)O2-離子。回答如下問題：12-1 以丁烷代表汽油，這個電池放電時發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)方程式是：2 C4H10 + 13 O2 = 8 CO2 + 10 H2O (1分)(必須配平; 所有系數(shù)除2等方程式均應(yīng)按正確論。)12-2 這個電池的正極發(fā)生的反應(yīng)是：O2 +4e = 2 O2 (2分)(O2取其他系數(shù)且方程式配平也給滿分。)負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)是：C

2、4H10 + 13O2 26e = 4 CO2 + 5 H2O（2分）（系數(shù)加倍也滿分。）固體電解質(zhì)里的O2的移動方向是：向負(fù)極移動；（1分；答向陽極移動或向通入汽油蒸氣的電極移動也得滿分。）向外電路釋放電子的電極是：負(fù)極。（1分；答陽極或通入汽油蒸氣的電極也得滿分）12-3 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)生動力的主要原因是： 燃料電池具有較高的能量利用率。（2分）（答內(nèi)燃機(jī)能量利用率較低也滿分；用熱力學(xué)第二定律解釋等，得分相同。）12-4 你認(rèn)為在ZrO2晶體里摻雜Y2O3用Y3+代替晶體里部分的Zr4+對提高固體電解質(zhì)的導(dǎo)電能力會起什么作用？其可能的原因是什么？答： 為維

3、持電荷平衡, 晶體中的O2將減少(或?qū)е翺2缺陷)從而使O2得以在電場作用下向負(fù)極(陽極)移動 。(1分)（表述不限，要點是：摻雜晶體中的O2比純ZrO2晶體的少。）12-6 汽油燃料電池最大的障礙是氧化反應(yīng)不完全產(chǎn)生碳（或炭粒等）堵塞電極的氣體通道。有人估計，完全避免這種副反應(yīng)至少還需10年時間，正是新一代化學(xué)家的歷史使命。(1分)（2002）第10題（10分）某遠(yuǎn)洋船只的船殼浸水面積為4500 m2，與鋅塊相連來保護(hù)，額定電流密度為15.0 mA/m2，預(yù)定保護(hù)期限2年，可選擇的鋅塊有兩種，每塊的質(zhì)量分別為15.7 kg和25.9 kg，通過每塊鋅塊的電流強(qiáng)度分別為0.92 A和1.2 A

4、。計算說明，為達(dá)到上述保護(hù)船體的目的，最少各需幾塊鋅塊？用哪種鋅塊更合理？為什么？ 首先算出通過體系的總電量：2x365dx24h/dx60min/hx60s/min = 6.307x107 s （1分）0.0150 A/m2 x 4500 m2 = 67.5 A （1分）67.5 A x 6.307x107 s = 4.257x109 C (1分)其次計算總共需要多少鋅：電子的量為： 4.257x109C/9.65x104C/mol = 4.411x104mol （1分）鋅量：4.411x104 mol x 65.4 g/mol / 2x10-3 kg/g = 1443 kg = 1.44

5、x103 kg （1分）需質(zhì)量為15.7 kg/塊的鋅塊數(shù)為：1.44x103 kg/15.7 kg/塊 91.7 塊 92 塊（1分）92 塊 x 0.92 A/塊 85 A 67.5 A , 電流強(qiáng)度可以達(dá)到要求。（1分）25.9 kg/塊： 1.44x103kg/25.9 kg/塊 55.6 塊 56塊（1分） 56塊 x 1.2 A/塊 67.2A 67.5A , 電流強(qiáng)度達(dá)不到要求，應(yīng)當(dāng)加1塊，則 57塊x 1.2 A/塊 68.4 A ,電流強(qiáng)度才能達(dá)到要求。（1分）選用較重的鋅塊更合理，因其電流強(qiáng)度較小，理論上可以保證2年保護(hù)期限，而用較輕的鋅塊因其電流強(qiáng)度太大，不到2年就會消耗

6、光。（1分） （2002）第11題（5分）镅（Am）是一種用途廣泛的錒系元素。241Am的放射性強(qiáng)度是鐳的3倍，在我國各地商場里常常可見到241Am骨密度測定儀，檢測人體是否缺鈣；用241Am制作的煙霧監(jiān)測元件已廣泛用于我國各地建筑物的火警報警器（制作火警報警器的1片241Am我國批發(fā)價僅10元左右）。镅在酸性水溶液里的氧化態(tài)和標(biāo)準(zhǔn)電極電勢（Ey/V）如下，圖中2.62是Am4+/Am3+的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢，-2.07是Am3+/Am的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢，等等。一般而言，發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng)的條件是氧化劑的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢大于還原劑的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢。 試判斷金屬镅溶于稀鹽酸溶液后將以什么離子形態(tài)存在。簡述理

7、由。 附：Ey(H+/H2) = 0 V; Ey(Cl2/Cl-) = 1.36 V；Ey(O2/H2O) = 1.23 V。 答案：要點1：Ey(Amn+/Am) 0, 因此Am可與稀鹽酸反應(yīng)放出氫氣轉(zhuǎn)化為Amn+, n = 2,3,4;但Ey(Am3+/Am2+) 0, Am2+一旦生成可繼續(xù)與H+反應(yīng)轉(zhuǎn)化為Am3+。或答：Ey(Am3+/Am)Ey(AmO2+/Am4+), 因此一旦生成的Am4+會自發(fā)歧化為AmO2+和Am3+。（2分）要點3：AmO2+是強(qiáng)氧化劑，一旦生成足以將水氧化為O2, 或?qū)l氧化為Cl2，轉(zhuǎn)化為Am3+, 也不能穩(wěn)定存在。相反，AmO2+是弱還原劑，在此條件

8、下不能被氧化為AmO22+。（1分）要點4：Am3+不會發(fā)生歧化（原理同上），可穩(wěn)定存在。（1分）結(jié)論：镅溶于稀鹽酸得到的穩(wěn)定形態(tài)為Am3+。（2003）第5題（6分） 下圖是一種正在投入生產(chǎn)的大型蓄電系統(tǒng)。左右兩側(cè)為電解質(zhì)儲罐，中央為電池，電解質(zhì)通過泵不斷在儲罐和電池間循環(huán)；電池中的左右兩側(cè)為電極，中間為離子選擇性膜，在電池放電和充電時該膜可允許鈉離子通過；放電前，被膜隔開的電解質(zhì)為Na2S2和NaBr3，放電后，分別變?yōu)镹a2S4和NaBr。51 左、右儲罐中的電解質(zhì)分別為； 左 ：NaBr3/NaBr（1分；只寫一種也可）右 : Na2S2/Na2S4 （1分；只寫一種也可） 52 寫出

9、電池充電時，陽極和陰極的電極反應(yīng)。 陽極：3NaBr 2e- = NaBr3 + 2Na+ (1分) 陰極：Na2S4+2Na+2e-=2Na2S2 (1分)53 寫出電池充、放電的反應(yīng)方程式。 (1分)54 指出在充電過程中鈉離子通過膜的流向。 Na+ 的流向為從左到右。（1分） （2004）第11題（9分）家蠅的雌性信息素可用芥酸(來自菜籽油)與羧酸X（摩爾比1 : 1）在濃NaOH溶液中進(jìn)行陽極氧化得到。 家蠅雌性信息素 芥 酸111 寫出羧酸X的名稱和結(jié)構(gòu)式以及生成上述信息素的電解反應(yīng)的化學(xué)方程式。112 該合成反應(yīng)的理論產(chǎn)率（摩爾分?jǐn)?shù)）多大？說明理由。答案：111 丙酸（1分） （1

10、分） （5分；芥酸或性信息素結(jié)構(gòu)中的碳數(shù)錯誤扣2分，試題要求寫電解反應(yīng)的方程式，因此，未寫H2扣2分，將H2寫成2H+扣1分，將Na2CO3寫成CO2扣2分；總分最低為零分，不得負(fù)分）112 芥酸和丙酸氧化脫羧形成摩爾分?jǐn)?shù)相等的2種烴基，同種烴基偶聯(lián)的摩爾分?jǐn)?shù)各占25%（或1/4或0.25），異種烴基偶聯(lián)形成家蠅性信息素的摩爾分?jǐn)?shù)占50(或1/2或0.5)。（2分）（2005）第5題（8分）氣態(tài)廢棄物中的硫化氫可用下法轉(zhuǎn)化為可利用的硫：配制一份電解質(zhì)溶液，主要成分為: K4Fe(CN)6 (200g/L)和KHCO3 (60g/L)；通電電解，控制電解池的電流密度和槽電壓，通入H2S氣體。寫出相應(yīng)的反應(yīng)式。 已知：y(Fe(CN)63/Fe(CN)64)= 0.35 V ; KHCO3溶液中的(