Question

【題目】（1）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O2-。

已知：正極反應式：O2-4e-=2O2-。

則：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100mL0.5molL-1CuSO4溶液，a電極上的電極反應式為__，若a電極產生56mL（標準狀況）氣體，則所得溶液的pH=_（不考慮溶液體積變化）。

Answer 1

【答案】正極 CH4+4O2--8e-=CO2+2H2O 4OH--4e-=2H2O+O2↑或2H2O-4e-=4H++O2↑ 1

【解析】

(1)依據裝置圖中電流流向分析，c為正極，氧氣得電子發生還原反應，d為負極，甲烷失電子發生氧化反應；

(2)圖乙是電解池，與電源正極連接的a電極為陽極，電極反應為4OH--4e-=O2↑+2H2O，b為陰極，電極反應為Cu2++2e-=Cu，結合電極方程式計算。

（1）圖甲是原電池，依據電流流向是從正極流向負極，c電極為正極，氧氣得到電子發生還原反應，d電極為電池負極，甲烷失電子發生氧化反應，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，負極電極反應為：CH4-8e-+4O2-=CO2+2H2O；

（2）如圖乙所示電解100mL0.5molL-1CuSO4溶液，發生的電解總反應為：2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4，與電源正極相連的a極為陽極，溶液中氫氧根離子失去電子發生氧化反應，電極反應為：2H2O-4e-=4H++O2↑或者4OH--4e-=2H2O+O2↑；若a電極產生56mL（標準狀況）氧氣，氧氣物質的量為0.0025mol，溶液中生成氫離子物質的量為0.01mol，c（H+）==0.1mol/L，pH=-lg0.1=1。