题目内容
某实验的实验装置如图所示，回答下列有关该实验的问题．（1）该实验所用的石墨棒须经过预处理；先经高温火焰灼烧到红热，再迅速浸入冷水中．这种预处理的目的是：
（2）要使发光二极管发亮，实验时的操作顺序是：先
（3）在实验的全过程中能量的主要转化形式是
（4）写出下列两种操作时的电极反应式，并注明电极名称：
①按下开关S1一段时间后：C1
②断开开关S1，迅速按下开关S2：（提示：此时C1附近溶液显碱性，C2附近溶液显酸性）
C2
考点：原电池和电解池的工作原理
专题：电化学专题
分析：（1）根据制得的石墨的结构判断；
（2）根据原电池原理分析；
（3）开始时属于电解池，电能转化为化学能，后来属于原电池化学能转化为电能；
（4）①按下开关S1时，该装置为电解池，C1与外接电源的负极相连为阴极，阴极上阳离子得电子；
②断开开关S1，迅速按下开关S2，两电极上分别有氢气、氧气，所以该装置形成燃料原电池，C2上有氧气为正极，正极上氧气得电子生成水．
（2）根据原电池原理分析；
（3）开始时属于电解池，电能转化为化学能，后来属于原电池化学能转化为电能；
（4）①按下开关S1时，该装置为电解池，C1与外接电源的负极相连为阴极，阴极上阳离子得电子；
②断开开关S1，迅速按下开关S2，两电极上分别有氢气、氧气，所以该装置形成燃料原电池，C2上有氧气为正极，正极上氧气得电子生成水．
解答：
解：（1）如果石墨棒表面光滑，生成的气体在电极上无法保存，所以不能形成燃料电池，这样处理的石墨表面变得粗糙，且具有吸附性，使生成的气体在石墨棒上保存，为下一步实验作基础；
故答案为：使石墨棒表面变得粗糙，有利于吸附气体；
（2）要使发光二极管发亮，必须有电流通过，当打开S1、关闭S2时，电极和电解质溶液之间不能形成原电池，所以无电流通过；
关闭S1，该装置形成电解池，电解一段时间后，阴极上有氢气生成，阳极上有氧气生成，且处理过的石墨棒有吸附性，所以两极上存在气体；
打开S1，关闭S2，两电极上分别有氢气、氧气，所以该装置形成燃料原电池，有电流通过二极管，所以二极管发亮．
故答案为：关闭S1；电解一段时间后，打开S1，关闭S2；
（3）开始时属于电解池，电能转化为化学能，后来属于原电池化学能转化为电能，则在实验的全过程中能量的主要转化形式是：电能→化学能→电能；
故答案为：电能→化学能→电能；
（4）①按下开关S1时，该装置为电解池，C1与外接电源的负极相连为阴极，阴极上阳离子得电子，即氢离子得电子生成氢气，其电极反应为：2H++2e-=H2↑；
故答案为：阴极；2H++2e-=H2↑；
②断开开关S1，迅速按下开关S2，两电极上分别有氢气、氧气，所以该装置形成燃料原电池，C2上有氧气为正极，正极上氧气得电子生成水．
打开S1，关闭S2，两电极上分别有氢气、氧气，所以该装置形成燃料原电池，C2上有氧气为燃料电池的正极，正极上氧气得电子生成水，其电极反应式为：O2+4H++4e-=2H2O；
故答案为：正极；O2+4H++4e-=2H2O．
故答案为：使石墨棒表面变得粗糙，有利于吸附气体；
（2）要使发光二极管发亮，必须有电流通过，当打开S1、关闭S2时，电极和电解质溶液之间不能形成原电池，所以无电流通过；
关闭S1，该装置形成电解池，电解一段时间后，阴极上有氢气生成，阳极上有氧气生成，且处理过的石墨棒有吸附性，所以两极上存在气体；
打开S1，关闭S2，两电极上分别有氢气、氧气，所以该装置形成燃料原电池，有电流通过二极管，所以二极管发亮．
故答案为：关闭S1；电解一段时间后，打开S1，关闭S2；
（3）开始时属于电解池，电能转化为化学能，后来属于原电池化学能转化为电能，则在实验的全过程中能量的主要转化形式是：电能→化学能→电能；
故答案为：电能→化学能→电能；
（4）①按下开关S1时，该装置为电解池，C1与外接电源的负极相连为阴极，阴极上阳离子得电子，即氢离子得电子生成氢气，其电极反应为：2H++2e-=H2↑；
故答案为：阴极；2H++2e-=H2↑；
②断开开关S1，迅速按下开关S2，两电极上分别有氢气、氧气，所以该装置形成燃料原电池，C2上有氧气为正极，正极上氧气得电子生成水．
打开S1，关闭S2，两电极上分别有氢气、氧气，所以该装置形成燃料原电池，C2上有氧气为燃料电池的正极，正极上氧气得电子生成水，其电极反应式为：O2+4H++4e-=2H2O；
故答案为：正极；O2+4H++4e-=2H2O．
点评：本题考查了原电池和电解池原理，解本题的难点是如何形成原电池产生电流使二极管发亮，同时考查学生分析问题、解决问题的能力，题目难度中等．
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