Question

（9分）下圖是某化學(xué)興趣小組探究不同條件下化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。
請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）當(dāng)電極a為Al，電極b為Cu，電解質(zhì)溶液為稀硫酸時(shí)，正極的電極反應(yīng)式為：      。
（2）當(dāng)電極a為Al，電極b為Mg，電解質(zhì)溶液為氫氧化鈉溶液時(shí)，該裝置        
（填“能”或“不能”）形成原電池，若不能，請(qǐng)說(shuō)明理由；若能，請(qǐng)指出正、負(fù)極材料：          。當(dāng)反應(yīng)中收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下224mL氣體時(shí)，消耗的電極質(zhì)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(yīng)所產(chǎn)生的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能�，F(xiàn)設(shè)計(jì)一燃料電池，以電極a為正極，電極b為負(fù)極，甲烷為燃料，采用氫氧化鈉溶液為電解液；則甲烷應(yīng)通入            極（填a或b，下同），電子從        極流出，電解質(zhì)溶液中OH^－向       極移動(dòng)。

Answer 1

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

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