Question

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)d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100 mL 0.5 mol·L^－1 AgNO₃溶液，a电极上的电极反应式为___________，若a电极产生560mL(标准状况)气体，则所得溶液的C(H⁺)＝___________(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_________(填序号)其物质的量为_______mol

a  Ag₂O  b．AgOH   c．AgNO₃ d．Ag₂SO₄

Answer

(1)负极；CH4＋4O2－－8e－=CO2＋2H2O

(2)4OH－－4e－ =2H2O＋O2↑；1mol/L；a；0.05mol

【解析】

试题分析：(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，负极电极反应为：CH4+4O2-－8e－═CO2+2H2O；故答案为：负极；CH4+4O2-－8e－═CO2+2H2O；

(2)如图乙所示电解100mL0.5mol•L-1 AgNO3溶液，发生的电解池反应为：4AgNO3+4H2O4Ag+O2↑+4HNO3，与电源正极相连的为阳极，溶液中氢氧根离子失去电子发生氧化反应，电极反应为：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+)==0.1mol/L；则所得溶液电解过程中AgNO3溶液每损失4个Ag原子，就损失2个 O原子，相当于损失一个Ag2O，为了使AgNO3溶液，恢复原浓度，应加入Ag2O，故选a；电解过程中生成氧气0.0025mol，因此加入Ag2O的物质的量为0.05mol，故答案为：4OH－－4e－ =2H2O＋O2↑；1mol/L；a；0.05mol。

【考点定位】考查电解原理及其应用

【名师点晴】本题考查电解的有关判断，是中等难度的试题，试题综合性强，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，有助于培养学生的逻辑思维能力和发散思维能力，提高学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力。