Question

科學家制造出一種使用固體電解質的燃料電池，其效率更高，可用于航天航空。如圖1所示裝置中，以稀土金屬材料作惰性電極，在兩極上分別通入CH4和空氣，其中固體電解質是摻雜了Y2O3的ZrO2固體，它在高溫下能傳導陽極生成的O2－離子(O2＋4e－―→2O2－)。

(1)c電極的名稱為 ，d電極上的電極反應式為 。

(2)如圖2所示用惰性電極電解100 mL 0.5 mol·L－1CuSO4溶液，a電極上的電極反應式為 ，若a電極產生56 mL(標準狀況)氣體，則所得溶液的pH＝ (不考慮溶液體積變化)，若要使電解質溶液恢復到電解前的狀態(tài)，可加入 (填序號)。

a．CuO b．Cu(OH)2

c．CuCO3 d．Cu2(OH)2CO3

 

Answer 1

(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極，故c電極為正極；d電極為負極，通入的氣體為甲烷，d電極反應式為：CH4＋4O2－－8e－=CO2＋2H2O。

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

n(O2)＝＝2.5×10－3mol。

線路中轉移電子的物質的量為2.5×10－3 mol×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，可使電解質溶液恢復到電解前的狀態(tài)。