氮化镓是目前最热门的半导体材料,应用前景非常广阔.已有科学家用氮化镓材料与铜组装如图的人工光合系统,利用该装置成功地实现了以CO2和H2O合成CH4,装置如图所示,回答下列问题: (1)氮化镓电极为极,写出铜电极表面的电极反应式的;(2)电池内部H+流动的方向为(填“从右向左”或“从左向右”);(3)电路中每产生1mol电子,理论上可以生成标准状况下的O2L.(4)为提高该人工光合系统的工作效率,可向装置中加入少量的酸,最好选择(选填“盐酸”“硝酸”或“硫酸”).
2019-04-20
氮化镓是目前最热门的半导体材料,应用前景非常广阔.已有科学家用氮化镓材料与铜组装如图的人工光合系统,利用该装置成功地实现了以CO2和H2O合成CH4,装置如图所示,回答下列问题:
(1)氮化镓电极为___极,写出铜电极表面的电极反应式的___;
(2)电池内部H+流动的方向为___(填“从右向左”或“从左向右”);
(3)电路中每产生1mol电子,理论上可以生成标准状况下的O2___L.
(4)为提高该人工光合系统的工作效率,可向装置中加入少量的酸,最好选择___(选填“盐酸”“硝酸”或“硫酸”).
优质解答
(1)该装置中,产生氧气是水中氧化合价升高的结果,则GaN是负极、Cu是正极,负极反应式为:2H2O-4e-=4H++O2↑,正极反应式为:CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O,
故答案为:负;CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O;
(2)电解质溶液中阳离子向正极移动,所以电池内部H+流动的方向为从左向右,
故答案为:从左向右;
(3)负极反应式为:2H2O-4e-=4H++O2↑,转移电子的关系式为:O2~4e-,电路中每产生1mol电子,理论上可以生成氧气mol,标准状况下的体积为:mol×22.4L/mol=5.6L,
故答案为:5.6;
(4)可向装置中加入少量的酸作电解质,由于盐酸易挥发,生成的甲烷中会混有HCl气体,硝酸会与电极铜发生反应,所以只能加入硫酸,
故答案为:硫酸.
(1)该装置中,产生氧气是水中氧化合价升高的结果,则GaN是负极、Cu是正极,负极反应式为:2H2O-4e-=4H++O2↑,正极反应式为:CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O,
故答案为:负;CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O;
(2)电解质溶液中阳离子向正极移动,所以电池内部H+流动的方向为从左向右,
故答案为:从左向右;
(3)负极反应式为:2H2O-4e-=4H++O2↑,转移电子的关系式为:O2~4e-,电路中每产生1mol电子,理论上可以生成氧气mol,标准状况下的体积为:mol×22.4L/mol=5.6L,
故答案为:5.6;
(4)可向装置中加入少量的酸作电解质,由于盐酸易挥发,生成的甲烷中会混有HCl气体,硝酸会与电极铜发生反应,所以只能加入硫酸,
故答案为:硫酸.