Question

科学家制造出一种使用固体电解质的燃料电池，其效率更高，可用于航天航空。如图1所示装置中，以稀土金属材料作惰性电极，在两极上分别通入CH₄和空气，其中固体电解质是掺杂了Y₂O₃的ZrO₂固体，它在高温下能传导阳极生成的O^2－离子(O₂＋4e^－―→2O^2－)。

(1)c电极的名称为       ，d电极上的电极反应式为                        。
(2)如图2所示用惰性电极电解100 mL 0.5 mol·L^－1CuSO₄溶液，a电极上的电极反应式为                                       ，若a电极产生56 mL(标准状况)气体，则所得溶液的pH＝       (不考虑溶液体积变化)，若要使电解质溶液恢复到电解前的状态，可加入       (填序号)。
a．CuO           b．Cu(OH)₂
c．CuCO₃         d．Cu₂(OH)₂CO₃

Answer 1

(1)正极 CH₄＋4O^2－－8e^－=CO₂↑＋2H₂O
(2)4OH^－－4e^－=2H₂O＋O₂↑ 1 ac

(1)原电池中电流的方向是从正极流向负极，故c电极为正极；d电极为负极，通入的气体为甲烷，d电极反应式为：CH₄＋4O^2－－8e^－=CO₂＋2H₂O。
(2)用惰性电极电解CuSO₄溶液时，阳极(a电极)反应式：4OH^－－4e^－=2H₂O＋O₂↑；阴极反应式：2Cu^2＋＋4e^－=2Cu，
n(O₂)＝＝2.5×10^－3mol。
线路中转移电子的物质的量为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与溶液中的H^＋反应，可使电解质溶液恢复到电解前的状态。