Question

（9分）下圖是某化學興趣小組探究不同條件下化學能轉變?yōu)殡娔艿难b置。
請回答下列問題：

（1）當電極a為Al，電極b為Cu，電解質溶液為稀硫酸時，正極的電極反應式為：      。
（2）當電極a為Al，電極b為Mg，電解質溶液為氫氧化鈉溶液時，該裝置        
（填“能”或“不能”）形成原電池，若不能，請說明理由；若能，請指出正、負極材料：          。當反應中收集到標準狀況下224mL氣體時，消耗的電極質量為       g。
（3）燃料電池的工作原理是將燃料和氧化劑（如O₂）反應所產生的化學能直接轉化為電能。現(xiàn)設計一燃料電池，以電極a為正極，電極b為負極，甲烷為燃料，采用氫氧化鈉溶液為電解液；則甲烷應通入            極（填a或b，下同），電子從        極流出，電解質溶液中OH^－向       極移動。

Answer 1

（1）2H⁺+2e^-=H₂↑；（2）能，鎂（或b）為正極，鋁（或a）為負極；0.18；（3）b；b；b

試題分析：（1）當電極a為Al，電極b為Cu，電解質溶液為稀硫酸時，由于活動性Al>Cu.所以Al為負極。Cu為正極。在正極的電極反應式為：2H⁺+2e^-=H₂↑；（2）當電極a為Al，電極b為Mg，電解質溶液為氫氧化鈉溶液時，由于Al能與NaOH溶液發(fā)生氧化還原反應，所以該裝置能夠形成原電池。Al為負極；Mg為正極。反應的總方程式為2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑。n(H₂)=0.224L÷22.4L/mol=0.01mol，所以根據方程式中Al的質量為2/3×0.01mol×27g/mol="0.18g." （3）該電池為甲烷燃料電池，通入甲烷的電極為負極，通入氧氣的電極為正極。由于電極a為正極，電極b為負極，所以b電極通入甲烷，電子從電源的負極流出，經用電器流回到正極。因此電子從負極b流出，在電解質溶液中，根據同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引的原則，電解質溶液中OH^－向正電荷較多的負極b移動。