Question

【題目】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，在電極上分別通入甲烷和空氣，其中固體電解質是摻雜了Y2O3的ZrO2固體，它在高溫下能傳導O2－(O2＋4e－===2O2－)。

(1)c電極的名稱為__________（填“正極”或“負極”），d電極上的電極反應式為_________

(2)如圖2所示用惰性電極電解100mL0.5mol·L－1硫酸銅溶液，a電極上的電極反應式為_______，b電極上的電極反應式為 ____________________,若a電極產生56mL(標準狀況)氣體，則電路中轉移的電子為__________mol，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________(填字母)。

a．CuO b．Cu(OH)2 c．Cu d．Cu2(OH)2CO3

Answer 1

【答案】正極 CH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑（或2H2O－4e－===O2↑+4H＋） Cu2++2e－===Cu 1×10－2 1 a

【解析】

圖1為原電池，根據電流方向，d電極為負極，甲烷失電子，與氧離子反應生成二氧化碳和水，c極氧氣得電子生成氧離子；圖2為電解池，a為陽極，電極為惰性電極，溶液中的水失電子生成氧氣和氫離子，b極為陰極，銅離子得電子，生成銅。

(1)圖1為原電池，根據電流方向，則c電極為正極；d極為負極，甲烷失電子，與氧離子反應生成二氧化碳和水，電極反應式為CH4＋4O2－－8e－==CO2＋2H2O；

(2)如圖2所示用惰性電極電解，a極為陽極，溶液中的水失電子生成氧氣和氫離子，電極反應式為4OH－－4e－===2H2O＋O2↑（或2H2O－4e－===O2↑+4H＋）；b極銅離子得電子生成銅，電極反應式為Cu2++2e－===Cu；產生56mL標況下的氧氣時，即0.0025mol，轉移0.01mol電子；產生0.01mol氫離子，c(H+)==0.1mol/L，則pH=1；a極產生0.0025mol氧氣，b極產生0.005molCu，若要恢復到電解前的溶液，則加入0.005molCuO即可，答案為a。