Question

某興趣小組采用如下方法制作氫氧燃料電池．
（1）如圖A所示：a、b均為多孔石墨棒（多孔石墨棒，可吸附并儲存生成的氣體），其中a與直流電源正極相連，b與直流電源負極相連，電解質溶液為NaOH溶液，則a電極上發(fā)生的電極反應式為

4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑

，電解后溶液的pH

增大

（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（2）然后如圖B所示，移走直流電源，在a、b極間連接一個發(fā)光二極管，可以看到二極管發(fā)光．此時的電流方向是

a→b

（填“a→b”或“b→a”），b極的電極反應式為

H₂+2OH^--2e^-=2H₂O

．
（3）假設a極吸收22.4L（標準狀況）氣體，能量轉化率為60%，則通過二極管的電子的物質的量為

2.4mol

．

Answer 1

分析：（1）A裝置圖是電解池裝置，依據(jù)電源的正負極分析判斷電極，a為陽極；b為陰極；結合電解質溶液是強堿溶液，惰性電極電極氫氧化鈉溶液實質電解水，氫氧化鈉溶液濃度增大，依據(jù)離子放電寫出電極反應；
（2）圖B是原電池裝置，依據(jù)電解過程生成氣體可知，a電極生成的是氧氣；b電極生成的是氫氣，去掉電源連接發(fā)光二極管，可以看到二極管發(fā)光，說明氫氣和氧氣再氫氧化鈉溶液中形成了燃料電池，氧氣一端做正極，氫氣一端做負極；電流方向從正極流向負極；
（3）依據(jù)原電池中電極反應的電子守恒計算得到．

解答：解：（1）A裝置圖是電解池裝置，依據(jù)電源的正負極分析判斷電極，a為陽極；b為陰極；結合電解質溶液是強堿溶液，惰性電極電極氫氧化鈉溶液實質電解水，氫氧化鈉溶液濃度增大，溶液PH增大，a電極為陽極，電極反應為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，故答案為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；增大；
（2）圖B是原電池裝置，依據(jù)電解過程生成氣體可知，a電極生成的是氧氣；b電極生成的是氫氣，去掉電源連接發(fā)光二極管，可以看到二極管發(fā)光，說明氫氣和氧氣再氫氧化鈉溶液中形成了燃料電池，氧氣一端做正極，氫氣一端做負極；電流方向從正極流向負極，即a→b；b極為原電池負極，氫氣是電子發(fā)生氧化反應，電解質溶液是氫氧化鈉溶液，電極反應式為：H₂+2OH^--2e^-=2H₂O，故答案為：a→b；H₂+2OH^--2e^-=2H₂O；
（3）a極吸收22.4L（標準狀況）氣體物質的量為1mol，b電極為負極，電極反應：H₂+2OH^--2e^-=2H₂O；a電極為正極，電極反應：O₂+2H₂O=4e^-=4OH^-；a電極吸收氧氣1mol，電子轉移為4mol，能量轉化率為60%，所以實際轉移的電子物質的量為4mol×60%=2.4mol，故答案為：2.4mol．

點評：本題考查了電解池、原電池的原理應用，電子守恒的計算應用，電極判斷，電極名稱，電極反應的分析判斷是解題關鍵，題目較簡單．