Question

13．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：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，该装置能（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：Al为负极，Mg为正极．当反应中收集到标准状况下224mL气体时，消耗的电极质量为0.18g．
（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b极（填a或b，下同），电子从b极流出，电解质溶液中OH^-向b极移动．
（4）等质量的下列物质分别完全燃烧，放出热量较多的是B（填编号）
A．固体硫   B．硫蒸气．

Answer 1

分析 （1）Al、Cu、稀硫酸构成的原电池，金属Al作负极，金属Cu为正极，正极上氢离子得到电子，负极上Al失去电子；
（2）Al、Mg、NaOH溶液构成的原电池中，Al为负极，Mg为正极，负极上Al失去电子，正极上水中的氢离子得到电子，根据电池反应来解答；
（3）原电池中，电子从负极流出，阴离子移向负极；
（4）等质量的硫蒸气具有的能量比硫固体多．

解答 解：（1）Al、Cu、稀硫酸构成的原电池，金属Al作负极，金属Cu为正极，正极上氢离子得到电子，正极反应为2H⁺+2e^-=H₂↑，故答案为：2H⁺+2e^-=H₂↑；
（2）Al、Mg、NaOH溶液可构成原电池，Al为负极，Mg为正极，负极上Al失去电子，正极上水中的氢离子得到电子，发生电池离子反应为2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，当反应中收集到标准状况下224mL即0.01mol气体时，耗的电极Al的质量为：$\frac{0.02mol}{3}$×27g/mol=0.18g，
故答案为：能；Al为负极，Mg为正极；0.18；
（3）甲烷燃料电池中，通入燃料甲烷的电极是负极，电子从负极流出，电解质里的阴离子移向负极，故答案为：b；b；b；
（4）等质量的硫蒸气和硫固体相比较，硫蒸气具有的能量多，因此完全燃烧硫蒸气放出的热量多，故答案为：B．

点评 本题考查原电池原理，为高频考点，把握图中装置的分析及原电池的工作原理为解答的关键，侧重电极、电极反应、转移电子的考查，注意（2）中不能直接利用金属活泼性判断负极，应从氧化还原反应的角度考虑，题目难度不大．