Question

6．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，以稀土金屬材料做惰性電極，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O^2-離子（O₂+4e→2O^2-）．下列說法不正確的是（　　）

• A． c電極的名稱為正極，d電極上的電極反應式為CH₄-8e^-+4O^2-═CO₂+2H₂O
• B． 如圖2所示，a電極上的電極反應式為4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑
• C． 如圖2所示電解100mL0.5mol/LCuSO₄溶液，若a電極產生56mL（標準狀況）氣體，則所得溶液的pH=1（不考慮溶液體積變化）
• D． 若要使電解質溶液恢復到電解前的狀態，可加入Cu₂（OH）₂CO₃

Answer 1

分析 依據裝置圖1中電流流向分析，c為正極，氧氣的電子發生還原反應，d為負極，甲烷失電子發生氧化反應；
圖2是電解池，與電源正極連接的a電極為陽極，發生4OH^--4e^-═O₂↑+2H₂O，b為陰極，發生為Cu²⁺+2e^-═Cu，結合電極方程式計算．

解答 解：A．圖1是原電池，依據電流流向是從正極流向負極，c電極為正極，d電極為電池負極，d極上甲烷失電子發生還原反應，電極反應為：CH₄-8e^-+4O^2-═CO₂+2H₂O，故A正確；
B．圖2是電解池，與電源正極連接的a電極為陽極，發生4OH^--4e^-═O₂↑+2H₂O，故B正確；
C．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⁺）=$\frac{0.01mol}{0.1L}$=0.1mol/L，pH=-lg0.1=1，故C正確；
D．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，相當于損失一個CuO，為了使CuSO₄溶液，恢復原濃度，應加入CuO，也可以加入CuCO₃，符合恢復溶液濃度的定量關系，但不能加入Cu（OH）₂、Cu₂（OH）₂CO₃，故D錯誤．
故選D．

點評 本題考查原電池原理和電解池原理的應用，是中等難度的試題，試題綜合性較強，在注重對基礎知識鞏固和訓練的同時，主要是側重對學生能力的培養，提高學生靈活運用基礎知識解決實際問題的能力．