Question

（9分）下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）燃料电池的工作原理是将燃料和氧化剂（如O₂）反应所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 1

（1）2H⁺+2e^-=H₂↑；（2）能，镁（或b）为正极，铝（或a）为负极；0.18；（3）b；b；b

试题分析：（1）当电极a为Al，电极b为Cu，电解质溶液为稀硫酸时，由于活动性Al>Cu.所以Al为负极。Cu为正极。在正极的电极反应式为：2H⁺+2e^-=H₂↑；（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，由于Al能与NaOH溶液发生氧化还原反应，所以该装置能够形成原电池。Al为负极；Mg为正极。反应的总方程式为2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑。n(H₂)=0.224L÷22.4L/mol=0.01mol，所以根据方程式中Al的质量为2/3×0.01mol×27g/mol="0.18g." （3）该电池为甲烷燃料电池，通入甲烷的电极为负极，通入氧气的电极为正极。由于电极a为正极，电极b为负极，所以b电极通入甲烷，电子从电源的负极流出，经用电器流回到正极。因此电子从负极b流出，在电解质溶液中，根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原则，电解质溶液中OH^－向正电荷较多的负极b移动。