Question

【題目】科學家制造出一種使用固體電解質的燃料電池，其效率更高，可用于航天航空。

如圖1所示裝置中，以稀土金屬材料作惰性電極，在兩極上分別通入CH4和空氣，其中固體電解質是摻雜了Y2O3的ZrO2固體，它在高溫下能傳導陽極生成的O2－(O2＋4e－=2O2－)。

(1)d電極的名稱為___________，d電極上的電極反應式為____________________

(2)如圖2所示用惰性電極電解100 mL 0.5 mol·L－1 AgNO3溶液，a電極上的電極反應式為___________，若a電極產生560mL(標準狀況)氣體，則所得溶液的C(H+)＝___________(不考慮溶液體積變化)，若要使電解質溶液恢復到電解前的狀態，可加入_________(填序號)其物質的量為_______mol

a Ag2O b．AgOH c．AgNO3 d．Ag2SO4

Answer 1

【答案】

(1)負極；CH4＋4O2－－8e－=CO2＋2H2O

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

【解析】

試題分析：(1)圖甲是原電池，依據電流流向是從正極流向負極，c電極為正極，氧氣得到電子發生還原反應，d電極為電池負極，甲烷失電子發生還原反應，在兩極上分別通入CH4和空氣，其中固體電解質是摻雜了Y2O3的ZrO2固體，它在高溫下能傳導陽極生成的O2-離子，負極電極反應為：CH4+4O2-－8e－═CO2+2H2O；故答案為：負極；CH4+4O2-－8e－═CO2+2H2O；

(2)如圖乙所示電解100mL0.5molL-1 AgNO3溶液，發生的電解池反應為：4AgNO3+4H2O4Ag+O2↑+4HNO3，與電源正極相連的為陽極，溶液中氫氧根離子失去電子發生氧化反應，電極反應為：4OH－－4e－ = 2H2O＋O2↑；若a電極產生56mL(標準狀況)氣體為氧氣，物質的量為0.0025mol，消耗氫氧根離子物質的量為0.01mol，溶液中生成氫離子物質的量為0.01mol，c(H+)==0.1mol/L；則所得溶液電解過程中AgNO3溶液每損失4個Ag原子，就損失2個 O原子，相當于損失一個Ag2O，為了使AgNO3溶液，恢復原濃度，應加入Ag2O，故選a；電解過程中生成氧氣0.0025mol，因此加入Ag2O的物質的量為0.05mol，故答案為：4OH－－4e－ =2H2O＋O2↑；1mol/L；a；0.05mol。