Question

【题目】（1）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-。

已知：正极反应式：O2-4e-=2O2-。

则：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100mL0.5molL-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）。

Answer 1

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

【解析】

(1)依据装置图中电流流向分析，c为正极，氧气得电子发生还原反应，d为负极，甲烷失电子发生氧化反应；

(2)图乙是电解池，与电源正极连接的a电极为阳极，电极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O，b为阴极，电极反应为Cu2++2e-=Cu，结合电极方程式计算。

（1）图甲是原电池，依据电流流向是从正极流向负极，c电极为正极，氧气得到电子发生还原反应，d电极为电池负极，甲烷失电子发生氧化反应，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O2-离子，负极电极反应为：CH4-8e-+4O2-=CO2+2H2O；

（2）如图乙所示电解100mL0.5molL-1CuSO4溶液，发生的电解总反应为：2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4，与电源正极相连的a极为阳极，溶液中氢氧根离子失去电子发生氧化反应，电极反应为：2H2O-4e-=4H++O2↑或者4OH--4e-=2H2O+O2↑；若a电极产生56mL（标准状况）氧气，氧气物质的量为0.0025mol，溶液中生成氢离子物质的量为0.01mol，c（H+）==0.1mol/L，pH=-lg0.1=1。