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：

Question

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”）．

Answer 1

（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(1)/(4)mol，标准状况下的体积为：(1)/(4)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．