Question

（10分）氫氧燃料電池的實驗裝置如圖所示，回答下列有關該實驗的問題。

（1）要使發光二極管發亮，實驗時的操作順序是：先_______，電解一段時間后，__________；
（2）在實驗的全過程中能量的主要轉化形式是                      ；
（3）寫出下列兩種操作時的電極反應式，并注明電極名稱：
①按下開關S₁，斷開開關S₂，一段時間后：  C₁為    極，電極反應：               ；
②斷開開關S₁，迅速按下開關S₂：（提示：此時C₁附近溶液顯堿性，C₂附近溶液顯酸性）C₂為______極， 電極反應：                              。

Answer 1

（1）關閉S₁（1分）；打開S₁，關閉S₂（1分）
（2）電能→化學能→電能 (或電能→化學能→電能→光能) （2分）
（3）①陰極（1分）     2H⁺+2e^－＝H₂↑(其他合理形式也可給分)（2分）
②正極（1分）    O₂+ 4H⁺ + 4e^－＝2H₂O（2分）

解析試題分析：（1）要使發光二極管發亮，則需要電源。由于要形成原電池，根據裝置圖可知需要燃料氫氣和氧化劑氧氣，所以實驗時的操作順序是先關閉S₁，電解碳酸鈉溶液生成氫氣和氧氣，電解一段時間后，打開S₁，關閉S₂從而構成原電池對外供電；
（2）根據（1）中的分析可知，在實驗的全過程先是電解池，然后是原電池，所以能量的主要轉化形式是電能→化學能→電能；
（3）①按下開關S₁，斷開開關S₂，則構成電解池，C₁與電源的負極相連為陰極，溶液中的氫離子放電，因此電極反應為2H⁺+2e^－＝H₂↑；
②斷開開關S₁，迅速按下開關S₂，則此時構成原電池，C₂電極上氧氣得到電子為正極，電極反應O₂+ 4H⁺ + 4e^－＝2H₂O。
考點：考查電化學原理的應用