Question

氫氧燃料電池的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，回答下列有關(guān)該實(shí)驗(yàn)的問題．
（1）要使發(fā)光二極管發(fā)亮，實(shí)驗(yàn)時的操作順序是：先

 

，電解一段時間后，

 

；
（2）在實(shí)驗(yàn)的全過程中能量的主要轉(zhuǎn)化形式是

 

；
（3）寫出下列兩種操作時的電極反應(yīng)式，并注明電極名稱．
①按下開關(guān)S₁，斷開開關(guān)S₂，一段時間后：C₁為

 

極，電極反應(yīng)

 

；
②按下開關(guān)S₁，迅速按下開關(guān)S₂，（提示：此時C₁附近溶液顯堿性C₂附近顯酸性）C₂為

 

極，電極反應(yīng)：

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)電源新型電池

專題：電化學(xué)專題

分析：（1）根據(jù)原電池原理分析；
（2）開始時屬于電解池，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，后來屬于原電池化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能；
（3）①按下開關(guān)S₁時，該裝置為電解池，C₁與外接電源的負(fù)極相連為陰極，陰極上陽離子得電子；
②斷開開關(guān)S₁，迅速按下開關(guān)S₂，兩電極上分別有氫氣、氧氣，所以該裝置形成燃料原電池，C₂上有氧氣為正極，正極上氧氣得電子生成水．

解答： 解：（1）要使發(fā)光二極管發(fā)亮，必須有電流通過，當(dāng)打開S₁、關(guān)閉S₂時，電極和電解質(zhì)溶液之間不能形成原電池，所以無電流通過；
關(guān)閉S₁，該裝置形成電解池，電解一段時間后，陰極上有氫氣生成，陽極上有氧氣生成，且處理過的石墨棒有吸附性，所以兩極上存在氣體；
打開S₁，關(guān)閉S₂，兩電極上分別有氫氣、氧氣，所以該裝置形成燃料原電池，有電流通過二極管，所以二極管發(fā)亮．
故答案為：關(guān)閉S₁；打開S₁，關(guān)閉S₂；
（2）開始時屬于電解池，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，后來屬于原電池化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，則在實(shí)驗(yàn)的全過程中能量的主要轉(zhuǎn)化形式是：電能→化學(xué)能→電能；
故答案為：電能→化學(xué)能→電能；
（3）①按下開關(guān)S₁時，該裝置為電解池，C₁與外接電源的負(fù)極相連為陰極，陰極上陽離子得電子，即氫離子得電子生成氫氣，其電極反應(yīng)為：2H⁺+2e^-=H₂↑；
故答案為：陰；2H⁺+2e^-=H₂↑；
②斷開開關(guān)S₁，迅速按下開關(guān)S₂，兩電極上分別有氫氣、氧氣，所以該裝置形成燃料原電池，C₂上有氧氣為正極，正極上氧氣得電子生成水．
打開S₁，關(guān)閉S₂，兩電極上分別有氫氣、氧氣，所以該裝置形成燃料原電池，C₂上有氧氣為燃料電池的正極，正極上氧氣得電子生成水，其電極反應(yīng)式為：O₂+4H⁺+4e-=2H₂O；
故答案為：正；O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O．

點(diǎn)評：本題考查了原電池和電解池原理，解本題的難點(diǎn)是如何形成原電池產(chǎn)生電流使二極管發(fā)亮，同時考查學(xué)生分析問題、解決問題的能力，題目難度中等．