【題文】(10分)設(shè)計(jì)出燃料電池使天然氣CH4氧化直接產(chǎn)生電流是對世紀(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，另一電極通入天然氣，電池的電解質(zhì)是摻雜了Y2O3的ZrO2晶

【專家解說】：試題答案：【答案】（1）O2+4e-=2O2-（2分） （2）CH4-8e-=CO2+2H2O（2分）
（3）正極流向負(fù)極（2分） （4）碳（2分） （5）減弱（2分） 試題解析：【解析】（1）原電池中正極得到電子，所以氧氣在正極通入。又因?yàn)殡娊赓|(zhì)是摻雜了Y2O3的ZrO2晶體，它在高溫下能傳導(dǎo)O2－離子，所以正極電極反應(yīng)式為O2+4e-=2O2-。
（2）負(fù)極失去電子，因此甲烷在負(fù)極通入，甲烷的氧化產(chǎn)物是CO2和水，所以電極反應(yīng)式為CH4-8e-=CO2+2H2O。
（3）原電池中，負(fù)極失去電子，所以陰離子流向負(fù)極。
（4）甲烷不完全反應(yīng)，可能產(chǎn)生碳單質(zhì)堵塞電極的氣體通道。
（5）如果電解質(zhì)是氫氧化鈉，則負(fù)極電極反應(yīng)式為H2－2e－＋2OH－＝2H2O，所以負(fù)極周圍溶液的堿性減弱。