Question

為了研究能量的相互轉(zhuǎn)化問(wèn)題，某化學(xué)興趣小組設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，以下敘述不正確的是（　　）

• A、當(dāng)斷開(kāi)S₂，接通S₁時(shí)，石墨棒甲上放出氫氣，實(shí)現(xiàn)了化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能
• B、當(dāng)斷開(kāi)S₁，接通S₂時(shí)，該過(guò)程是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，發(fā)光二極管被點(diǎn)亮，此時(shí)乙極為電池正極
• C、石墨棒需放在高溫火焰上灼燒到紅熱，然后驟冷，目的是使其表面變粗糙多孔，可以吸附氣體
• D、使二極管發(fā)光時(shí)該裝置稱(chēng)為燃料電池，其能量利用率比燃料燃燒大得多

Answer 1

考點(diǎn)：原電池和電解池的工作原理

專(zhuān)題：電化學(xué)專(zhuān)題

分析：A．當(dāng)斷開(kāi)S₂，接通S₁時(shí)，石墨甲連接電源的負(fù)極，石墨甲為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，生成的氫氣，為電能向化學(xué)能的轉(zhuǎn)化；
B．當(dāng)斷開(kāi)S₁，接通S₂時(shí)，由于電解質(zhì)為硫酸鈉溶液，電極為石墨，所以形成原電池；
C．根據(jù)石墨棒表面變粗糙多孔，可以吸附氣體進(jìn)行判斷；
D．二極管發(fā)光，化學(xué)能轉(zhuǎn)化成了電能，形成了燃料電池，其能量利用率比燃料燃燒高．

解答： 解：A．當(dāng)斷開(kāi)S₂，接通S₁時(shí)，形成了電解裝置，惰性電極電解硫酸鈉溶液，實(shí)質(zhì)是電解水，石墨乙連接的是原電池的正極，則乙為陽(yáng)極，水電離的氫氧根離子失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣，即石墨乙上生成氧氣，石墨甲生成氫氣，實(shí)現(xiàn)的是電能向化學(xué)能的轉(zhuǎn)化，故A錯(cuò)誤；
B．打開(kāi)S₁，關(guān)閉S₂，石墨甲上有氫氣、石墨乙有氧氣，所以當(dāng)斷開(kāi)S₁，接通S₂時(shí)，該裝置形成燃料原電池，負(fù)極（石墨甲）的氫氣失電子生成氫離子：2H₂-4e-=4H⁺；正極（石墨乙）上氧氣得電子和水生成氫氧根離子：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，二極管會(huì)被點(diǎn)亮，故B正確；
C．如果石墨棒表面光滑，生成的氣體在電極上無(wú)法保存，所以不能形成燃料電池，這樣處理的石墨表面變得粗糙，且具有吸附性，使生成的氣體在石墨棒上保存，為下一步實(shí)驗(yàn)作基礎(chǔ)，故C正確；
D．二極管發(fā)光時(shí)該裝置為氫氧燃料電池，實(shí)現(xiàn)了化學(xué)能向光能的轉(zhuǎn)化，其能量的利用率要大于燃料的直接燃燒，故D正確；
故選A．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了原電池原理、電解池原理，題目難度中等，注意掌握電解原理、原電池工作原理，明確各個(gè)電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式是解本題關(guān)鍵，電解硫酸鈉溶液時(shí)實(shí)際上是電解水．