Question

(共8分)（1）科學(xué)家制造出一種使用固體電解質(zhì)的燃料電池，其效率更高，可用于航空航天。如圖1所示裝置中，以稀土金屬材料為惰性電極，在兩極上分別通入CH4和空氣，其中固體電解質(zhì)是摻雜了Y2O3的ZrO2固體，它在高溫下能傳導(dǎo)陽極生成的O2－(O2＋4e－―→2O2－)。

（1）①c電極的名稱為________，d電極上的電極反應(yīng)式為 。

②如圖2所示電解100mL 0.5mol·L－1 CuSO4溶液。若a電極產(chǎn)生56mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體，則所得溶液的pH＝_____(不考慮溶液體積變化)，若要使電解質(zhì)溶液恢復(fù)到電解前的狀態(tài)，可加入______(填字母序號)。a．CuO b．Cu(OH)2 c．CuCO3 d．Cu2(OH)2CO3

（2）采取一定措施可防止鋼鐵腐蝕。下列裝置中的燒杯里均盛有等濃度、等體積的NaCl溶液。

①在a～c裝置中，能保護鐵的是________(填字母)。

②若用d裝置保護鐵，X極的電極材料應(yīng)是________(填名稱)。

Answer 1

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

（2）①bc， ②鋅。

【解析】

試題分析：（1）①圖1是原電池，依據(jù)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(fā)生還原反應(yīng)，d電極為電池負極甲烷是電子發(fā)生還原反應(yīng)，在兩極上分別通入CH4和空氣，其中固體電解質(zhì)是摻雜了Y2O3的ZrO2固體，它在高溫下能傳導(dǎo)陽極生成的O2-離子，結(jié)合電子守恒寫出電極反應(yīng)為：CH4＋4O2－－8e－=CO2＋2H2O；②如圖2所示電解100mL0.5mol?L-1CuSO4溶液，發(fā)生的電解池反應(yīng)為：2CuSO4+2H2O 2Cu+O2↑+2H2SO4，與電源正極相連的為陽極，溶液中 氫氧根離子是電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為：4OH-+4e-=2H2O+O2↑；若a電極產(chǎn)生56mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況）氣體為氧氣，物質(zhì)的量為0.0025mol，消耗氫氧根離子物質(zhì)的量為0.01mol，溶液中生成氫離子物質(zhì)的量為0.01mol，c（H+）=0.01mol0.1L=0.1mol/L，PH=-lg0.1=1；則所得溶液電解過程中CuSO4溶液每損失2個Cu原子，就損失2個 O原子，相當(dāng)于損失一個CuO，為了使CuSO4溶液，恢復(fù)原濃度，應(yīng)加入CuO，也可以加入CuCO3，符合恢復(fù)溶液濃度的定量關(guān)系，但不能加入Cu（OH）2、Cu2（OH）2CO3，因為CuCO3+H2SO4 CuSO4+CO2↑+H2O，相當(dāng)于加CuO，而Cu（OH）2+H2SO4 CuSO4+2H2O、Cu2（OH）2CO3+2H2SO4=2CuSO4 +CO2↑+3H2O，除增加溶質(zhì)外還增加了水。（2）①裝置中原電池的正極和電解池的陰極可以得到保護；bc可以保護鐵；②裝置為原電池，若用d裝置保護鐵，X極的電極材料應(yīng)比鐵活潑可以選擇鋅。

考點：考查化學(xué)電源新型電池。