题目

题型：不详难度：来源：

某兴趣小组采用如下方法制作氢氧燃料电池。

（1）如图A所示：a、b均为多孔石墨棒（多孔石墨棒，可吸附并储存生成的气体），其中a与直流电源正极相连，b与直流电源负极相连，电解质溶液为NaOH溶液，则a电极上发生的电极反应式为_________________，电解后溶液的pH____________（填“增大”、“减小”或“不变”）。　　　　　　
（2）然后如图B所示，移走直流电源，在a、b极间连接一个发光二极管，可以看到二极管发光。此时的电流方向是______________（填“a→b”或“b→a”），b极的电极反应式为______________________________　　　　　　　　　 _。
（3）假设a极吸收22．4L(标准状况)气体，能量转化率为60%，则通过二极管的电子的物质的量为______________。

答案

(1)4OH^－－4e^－＝2H₂O + O₂↑（3分） 增大(2分)
(2)a→b (2分)    H₂+2OH^－－2e^－＝2H₂O（3分）    (3)2.4mol(2分)

解析

试题分析：（1）a与直流电源正极相连，则a电极是阳极，所以溶液中的OH－放电生成氧气，电极反应式是4OH^－－4e^－＝2H₂O + O₂↑。惰性电极电解氢氧化钠溶液，相当于是电解水，所以氢氧化钠溶液的浓度增大，pH升高。
（2）由于a电极生成氧气，b电极生成氢气，所以此时是氢氧燃料电池，其中a是正极，b是负极，因此电流的方向是a→b；电解质是氢氧化钠溶液，所以负极电极反应式是 H₂+2OH^－－2e^－＝2H₂O。
（3）氧气的物质的量是1mol，在反应中得到4mol电子，由于能量的转化率是60％，因此通过二极管的电子的物质的量是4mol×60％＝2.4mol。
点评：在原电池中较活泼的金属作负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极上，所以溶液中的阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。正极得到电子，发生还原反应。而在电解池中阳极失去，阴极得到电子，如果是惰性电极，则阳极是溶液中的阴离子失去电子，阴极是溶液中的阳离子得到电子，据此可以判断。