Question

8．如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，正极的现象为：Al-3e^-=Al³⁺，负极的电极反应式为：产生气泡．
（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，该装置负极反应式Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O．若1mol金属完全反应溶解，需要消耗NaOH溶质的质量为40g．
（3）燃料电池的工作原理是将燃料和氧化剂（如O₂）反应所放出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，氢气为燃料，采用氢氧化钠溶液为电解液；则氢气应通入b极（填a或b），a极反应式为O₂+H₂O+4e^-=4OH^-，电子从b极流出，电解液中氢氧化钠的物质的量不变（填“增大”、“减小”或“不变”）．

Answer 1

分析 （1）当电极a为Al、电极b为Cu、电解质溶液为稀硫酸时，Al易失电子作负极、Cu正极，正极上氢离子得电子发生还原反应；
（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，该装置能自发进行氧化还原反应，能构成原电池，Al作负极、Mg作正极；
（3）燃料电池中，负极上燃料失电子发生氧化反应，正极上氧化剂得电子发生还原反应，电子从负极沿导线流向正极．

解答 解：（1）Al、Cu、稀硫酸构成的原电池，金属铝做负极，发生，金属铜为正极，正极发生还原反应，电极反应为：2H⁺+2e^-=H₂↑，有气泡产生，
故答案为：产生气泡；Al-3e^-=Al³⁺；
（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，该装置能自发进行氧化还原反应，能构成原电池，Al作负极、Mg作正极，电池反应式为2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，负极为Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，由方程式可知，若1mol金属完全反应溶解，需要消耗NaOH1mol，质量为40g，
故答案为：Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；40；
（3）燃料电池中，负极上燃料失电子发生氧化反应，所以通入氢气的电极为b，a极发生O₂+H₂O+4e^-=4OH^-，
正极上氧化剂得电子发生还原反应，电子从负极b沿导线流向正极a，所以电子从b电极流出，反应生成水，氢氧化钠物质的量不变，
故答案为：b；O₂+H₂O+4e^-=4OH^-；b；不变．

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．