Question

【題目】科學(xué)家制造出一種使用固體電解質(zhì)的燃料電池，其效率更高，可用于航天航空。如下圖所示裝置中，以稀土金屬材料作惰性電極，在電極上分別通入CH4和空氣，其中固體電解質(zhì)是摻雜了Y2O3的ZrO2固體，它在高溫下能傳導(dǎo)O2－(O2＋4e－===2O2－)。

（1）c電極作________極，d電極上的電極反應(yīng)式為_________________________________。

（2）如下圖所示用惰性電極電解100mL0.5mol·L－1CuSO4溶液，a電極上的電極反應(yīng)式為_________，若a電極產(chǎn)生56mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體，則所得溶液的pH＝________(不考慮溶液體積變化)，若要使電解質(zhì)溶液恢復(fù)到電解前的狀態(tài)，可加入________(填字母)。

a．CuO b．Cu(OH)2 c．CuCO3 d．Cu2(OH)2CO3

Answer 1

【答案】(1)正極 CH4＋4O2－－8e－=CO2↑＋2H2O

(2)4OH－－4e－=2H2O＋O2↑ 1 ac

【解析】

(1)原電池中電流的方向是從正極流向負(fù)極，故c電極為正極；d電極為負(fù)極，通入的氣體為甲烷，d電極反應(yīng)式為：CH4＋4O2－－8e－=CO2＋2H2O。

(2)用惰性電極電解CuSO4溶液時(shí)，陽極(a電極)反應(yīng)式：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑；陰極反應(yīng)式：2Cu2＋＋4e－=2Cu，

n(O2)＝＝2.5×10－3mol。

線路中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為2.5×10－3mol×4＝0.01 mol，溶液中c(H＋)＝＝0.1 mol/L，

pH＝－lg 0.1＝1。加入CuO或CuCO3與溶液中的H＋反應(yīng)，可使電解質(zhì)溶液恢復(fù)到電解前的狀態(tài)。