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O^2－離子(O₂＋4e^－―→2O^2－)。

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

(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＋4O^2－－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：2Cu^2＋＋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)。