最近我国自主研制了一种新型燃料电池，一个电极通入空气，另一个电极通入汽油蒸气（以C4H10代表汽油），电池的电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体，它在高温下能传导O2-．回答

Question

最近我国自主研制了一种新型燃料电池，一个电极通入空气，另一个电极通入汽油蒸气 （以C ₄ H ₁₀ 代表汽油），电池的电解质是掺杂了Y ₂ O ₃ 的ZrO ₂ 晶体，它在高温下能传导O ^2- ．回答如下问题：
（1）C ₄ H ₁₀ 有正丁烷、异丁烷两种结构，写出异丁烷的一氯取代物的结构简式______、______、______．
（2）这个燃料电池放电时发生反应的化学方程式是______．
（3）这个电池的正极发生的反应是O ₂ +4e ^- =2O ^2- ，负极发生的电极反应方程式是______，
（4）固体电解质里O ^2- 向______极移动，向外电路释放电子的是______极．

Answer 1

（1）异丁烷中氢原子的种类有三种，所以其一氯代物有三种，即CH ₂ Cl-CH（CH ₃ ） ₂ ，（CH ₃ ） ₃ Cl，CH ₃ -CCl（CH ₃ ） ₂ ，故答案为：CH ₂ Cl-CH（CH ₃ ） ₂ ，（CH ₃ ） ₃ Cl，CH ₃ -CCl（CH ₃ ） ₂ ；
（2）丁烷燃料电池放电时发生反应是丁烷燃烧的化学方程式，即2C ₄ H ₁₀ +13O ₂ ═8CO ₂ +10H ₂ O，故答案为：2C ₄ H ₁₀ +13O ₂ ═8CO ₂ +10H ₂ O；
（3）丁烷燃料电池放电时负极发生的是燃料丁烷失电子的氧化反应，且负极反应=总反应-正极反应，正反应为：
13O ₂ +52e ^- =26O ^2- ，总反应是：2C ₄ H ₁₀ +13O ₂ ═8CO ₂ +10H ₂ O，所以负极反应是：2C ₄ H ₁₀ +26O ^2- -52e ^- =8CO ₂ +10H ₂ O，故答案为：2C ₄ H ₁₀ +26O ^2- -52e ^- =8CO ₂ +10H ₂ O；
（4）在燃料电池中，电解质里的阳离子移向正极，阴离子移向负极，所以电解质里O ^2- 向负极移动，负极向外电路释放电子，故答案为：负；负．