Question

（10分）氫氧燃料電池的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，回答下列有關(guān)該實(shí)驗(yàn)的問(wèn)題。

（1）要使發(fā)光二極管發(fā)亮，實(shí)驗(yàn)時(shí)的操作順序是：先_______，電解一段時(shí)間后，__________；
（2）在實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程中能量的主要轉(zhuǎn)化形式是                      ；
（3）寫(xiě)出下列兩種操作時(shí)的電極反應(yīng)式，并注明電極名稱：
①按下開(kāi)關(guān)S₁，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S₂，一段時(shí)間后：  C₁為    極，電極反應(yīng)：               ；
②斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S₁，迅速按下開(kāi)關(guān)S₂：（提示：此時(shí)C₁附近溶液顯堿性，C₂附近溶液顯酸性）C₂為_(kāi)_____極， 電極反應(yīng)：                              。

Answer 1

（1）關(guān)閉S₁（1分）；打開(kāi)S₁，關(guān)閉S₂（1分）
（2）電能→化學(xué)能→電能 (或電能→化學(xué)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）

試題分析：（1）要使發(fā)光二極管發(fā)亮，則需要電源。由于要形成原電池，根據(jù)裝置圖可知需要燃料氫氣和氧化劑氧氣，所以實(shí)驗(yàn)時(shí)的操作順序是先關(guān)閉S₁，電解碳酸鈉溶液生成氫氣和氧氣，電解一段時(shí)間后，打開(kāi)S₁，關(guān)閉S₂從而構(gòu)成原電池對(duì)外供電；
（2）根據(jù)（1）中的分析可知，在實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程先是電解池，然后是原電池，所以能量的主要轉(zhuǎn)化形式是電能→化學(xué)能→電能；
（3）①按下開(kāi)關(guān)S₁，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S₂，則構(gòu)成電解池，C₁與電源的負(fù)極相連為陰極，溶液中的氫離子放電，因此電極反應(yīng)為2H⁺+2e^－＝H₂↑；
②斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S₁，迅速按下開(kāi)關(guān)S₂，則此時(shí)構(gòu)成原電池，C₂電極上氧氣得到電子為正極，電極反應(yīng)O₂+ 4H⁺ + 4e^－＝2H₂O。