Question

6．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，以稀土金属材料做惰性电极，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-）．下列说法不正确的是（　　）

• A． c电极的名称为正极，d电极上的电极反应式为CH₄-8e^-+4O^2-═CO₂+2H₂O
• B． 如图2所示，a电极上的电极反应式为4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑
• C． 如图2所示电解100mL0.5mol/LCuSO₄溶液，若a电极产生56mL（标准状况）气体，则所得溶液的pH=1（不考虑溶液体积变化）
• D． 若要使电解质溶液恢复到电解前的状态，可加入Cu₂（OH）₂CO₃

Answer 1

分析 依据装置图1中电流流向分析，c为正极，氧气的电子发生还原反应，d为负极，甲烷失电子发生氧化反应；
图2是电解池，与电源正极连接的a电极为阳极，发生4OH^--4e^-═O₂↑+2H₂O，b为阴极，发生为Cu²⁺+2e^-═Cu，结合电极方程式计算．

解答 解：A．图1是原电池，依据电流流向是从正极流向负极，c电极为正极，d电极为电池负极，d极上甲烷失电子发生还原反应，电极反应为：CH₄-8e^-+4O^2-═CO₂+2H₂O，故A正确；
B．图2是电解池，与电源正极连接的a电极为阳极，发生4OH^--4e^-═O₂↑+2H₂O，故B正确；
C．若a电极产生56mL（标准状况）气体为氧气，物质的量为0.0025mol，消耗氢氧根离子物质的量为0.01mol，溶液中生成氢离子物质的量为0.01mol，c（H⁺）=$\frac{0.01mol}{0.1L}$=0.1mol/L，pH=-lg0.1=1，故C正确；
D．所得溶液电解过程中CuSO₄溶液每损失2个Cu原子，就损失2个 O原子，相当于损失一个CuO，为了使CuSO₄溶液，恢复原浓度，应加入CuO，也可以加入CuCO₃，符合恢复溶液浓度的定量关系，但不能加入Cu（OH）₂、Cu₂（OH）₂CO₃，故D错误．
故选D．

点评 本题考查原电池原理和电解池原理的应用，是中等难度的试题，试题综合性较强，在注重对基础知识巩固和训练的同时，主要是侧重对学生能力的培养，提高学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力．