Question

【题目】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。如下图所示装置中，以稀土金属材料作惰性电极，在电极上分别通入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O2－(O2＋4e－===2O2－)。

（1）c电极作________极，d电极上的电极反应式为_________________________________。

（2）如下图所示用惰性电极电解100mL0.5mol·L－1CuSO4溶液，a电极上的电极反应式为_________，若a电极产生56mL(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________(填字母)。

a．CuO b．Cu(OH)2 c．CuCO3 d．Cu2(OH)2CO3

Answer 1

【答案】(1)正极 CH4＋4O2－－8e－=CO2↑＋2H2O

(2)4OH－－4e－=2H2O＋O2↑ 1 ac

【解析】

(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＋4O2－－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：2Cu2＋＋4e－=2Cu，

n(O2)＝＝2.5×10－3mol。

线路中转移电子的物质的量为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与溶液中的H＋反应，可使电解质溶液恢复到电解前的状态。