Question

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

4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑

，电解后溶液的pH

增大

（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

a→b

（填“a→b”或“b→a”），b极的电极反应式为

H₂+2OH^--2e^-=2H₂O

．
（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

2.4mol

．

Answer 1

分析：（1）A装置图是电解池装置，依据电源的正负极分析判断电极，a为阳极；b为阴极；结合电解质溶液是强碱溶液，惰性电极电极氢氧化钠溶液实质电解水，氢氧化钠溶液浓度增大，依据离子放电写出电极反应；
（2）图B是原电池装置，依据电解过程生成气体可知，a电极生成的是氧气；b电极生成的是氢气，去掉电源连接发光二极管，可以看到二极管发光，说明氢气和氧气再氢氧化钠溶液中形成了燃料电池，氧气一端做正极，氢气一端做负极；电流方向从正极流向负极；
（3）依据原电池中电极反应的电子守恒计算得到．

解答：解：（1）A装置图是电解池装置，依据电源的正负极分析判断电极，a为阳极；b为阴极；结合电解质溶液是强碱溶液，惰性电极电极氢氧化钠溶液实质电解水，氢氧化钠溶液浓度增大，溶液PH增大，a电极为阳极，电极反应为：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，故答案为：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；增大；
（2）图B是原电池装置，依据电解过程生成气体可知，a电极生成的是氧气；b电极生成的是氢气，去掉电源连接发光二极管，可以看到二极管发光，说明氢气和氧气再氢氧化钠溶液中形成了燃料电池，氧气一端做正极，氢气一端做负极；电流方向从正极流向负极，即a→b；b极为原电池负极，氢气是电子发生氧化反应，电解质溶液是氢氧化钠溶液，电极反应式为：H₂+2OH^--2e^-=2H₂O，故答案为：a→b；H₂+2OH^--2e^-=2H₂O；
（3）a极吸收22.4L（标准状况）气体物质的量为1mol，b电极为负极，电极反应：H₂+2OH^--2e^-=2H₂O；a电极为正极，电极反应：O₂+2H₂O=4e^-=4OH^-；a电极吸收氧气1mol，电子转移为4mol，能量转化率为60%，所以实际转移的电子物质的量为4mol×60%=2.4mol，故答案为：2.4mol．

点评：本题考查了电解池、原电池的原理应用，电子守恒的计算应用，电极判断，电极名称，电极反应的分析判断是解题关键，题目较简单．