Question

如图是某化学兴趣小组探究不同条件下化学能转变为电能的装置。请回答下列问题：

（1）当电极a为Al，电极b为Cu，电解质溶液为稀硫酸时，正极的电极反应式为：___________。

（2）当电极a为Al，电极b为Mg，电解质溶液为氢氧化钠溶液时，该装置______（填“能”或“不能”）

形成原电池，若不能，请说明理由；若能，请指出正、负极材料：__________。当反应中收集到标准状况下224mL气体时，消耗的电极质量为________g。

（3）燃料电池工作原理是将燃料和氧化剂(如O₂)反应产生的化学能直接转化为电能。现设计一燃料电池，以电极a为正极，电极b为负极，甲烷为燃料，采用氢氧化钠溶液为电解液；则甲烷应通入____极（填a或b，下同），电子从____极流出，电解质溶液中OH^-向____极移动。

Answer

2H++2e﹣=H2↑ 能 Al为负极， Mg为正极 0.18 b b b

【解析】试题分析：（1）根据原电池的工作原理：活泼金属为负极，正极上发生还原反应来回答；
（2）自发的氧化还原反应能设计成原电池，失电子的极是负极，根据电极反应结合电子守恒计算电极质量和气体量之间的关系；
（3）燃料电池中，燃料通在负极，正极是氧气得电子，电子从负极流向正极，电解质中的阴离子移向负极

解析：（1）Al、Cu、稀硫酸构成的原电池，金属铝失电子做负极，金属铜为正极，正极发生还原反应，电极反应为：2H++2e-=H2↑；
（2）Al、Mg、氢氧化钠溶液能之间．金属铝和氢氧化钠可以发生氧化还原反应，能设计成原电池，金属铝失电子的是负极，金属镁为正极，总反应为：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，当反应中收集到标准状况下224mL即0.01mol气体时，消耗的电极质量为

×27g/mol=0.18g。

（3）甲烷燃料电池中，燃料甲烷需通在负极b极，正极是氧气得电子，电子从负极b流向正极a，电解质中的阴离子氢氧根离子移向负极b极。

点睛：原电池中电子由负极经过导线流向正极；电解质溶液中阴离子移向负极、阳离子移向正极。