Question

(共8分)（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，可用于航空航天。如图1所示装置中，以稀土金属材料为惰性电极，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－(O₂＋4e^－―→2O^2－)。

（1）①c电极的名称为________，d电极上的电极反应式为                            。

②如图2所示电解100mL 0.5mol·L^－1 CuSO₄溶液。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______(填字母序号)。a．CuO      b．Cu(OH)₂       c．CuCO₃       d．Cu₂(OH)₂CO₃

（2）采取一定措施可防止钢铁腐蚀。下列装置中的烧杯里均盛有等浓度、等体积的NaCl溶液。

①在a～c装置中，能保护铁的是________(填字母)。

②若用d装置保护铁，X极的电极材料应是________(填名称)。

Answer

（1）①正极， CH4＋4O2－－8e－=CO2＋2H2O； ② 1，ac；

（2）①bc， ②锌。

【解析】

试题分析：（1）①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，氧气得到电子发生还原反应，d电极为电池负极甲烷是电子发生还原反应，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，结合电子守恒写出电极反应为：CH4＋4O2－－8e－=CO2＋2H2O；②如图2所示电解100mL0.5mol•L-1CuSO4溶液，发生的电解池反应为：2CuSO4+2H2O 2Cu+O2↑+2H2SO4，与电源正极相连的为阳极，溶液中 氢氧根离子是电子发生氧化反应，电极反应为：4OH-+4e-=2H2O+O2↑；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+）=0.01mol0.1L=0.1mol/L，PH=-lg0.1=1；则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，因为CuCO3+H2SO4 CuSO4+CO2↑+H2O，相当于加CuO，而Cu（OH）2+H2SO4 CuSO4+2H2O、Cu2（OH）2CO3+2H2SO4=2CuSO4 +CO2↑+3H2O，除增加溶质外还增加了水。（2）①装置中原电池的正极和电解池的阴极可以得到保护；bc可以保护铁；②装置为原电池，若用d装置保护铁，X极的电极材料应比铁活泼可以选择锌。

考点：考查化学电源新型电池。