Question

為了研究能量的相互轉化問題，某化學興趣小組設計了如圖所示的實驗裝置，以下敘述不正確的是（　　）

• A、當斷開S₂，接通S₁時，石墨棒甲上放出氫氣，實現了化學能轉化為電能
• B、當斷開S₁，接通S₂時，該過程是化學能轉化為電能，發光二極管被點亮，此時乙極為電池正極
• C、石墨棒需放在高溫火焰上灼燒到紅熱，然后驟冷，目的是使其表面變粗糙多孔，可以吸附氣體
• D、使二極管發光時該裝置稱為燃料電池，其能量利用率比燃料燃燒大得多

Answer 1

考點：原電池和電解池的工作原理

專題：電化學專題

分析：A．當斷開S₂，接通S₁時，石墨甲連接電源的負極，石墨甲為陰極，發生還原反應，生成的氫氣，為電能向化學能的轉化；
B．當斷開S₁，接通S₂時，由于電解質為硫酸鈉溶液，電極為石墨，所以形成原電池；
C．根據石墨棒表面變粗糙多孔，可以吸附氣體進行判斷；
D．二極管發光，化學能轉化成了電能，形成了燃料電池，其能量利用率比燃料燃燒高．

解答： 解：A．當斷開S₂，接通S₁時，形成了電解裝置，惰性電極電解硫酸鈉溶液，實質是電解水，石墨乙連接的是原電池的正極，則乙為陽極，水電離的氫氧根離子失去電子發生氧化反應生成氧氣，即石墨乙上生成氧氣，石墨甲生成氫氣，實現的是電能向化學能的轉化，故A錯誤；
B．打開S₁，關閉S₂，石墨甲上有氫氣、石墨乙有氧氣，所以當斷開S₁，接通S₂時，該裝置形成燃料原電池，負極（石墨甲）的氫氣失電子生成氫離子：2H₂-4e-=4H⁺；正極（石墨乙）上氧氣得電子和水生成氫氧根離子：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，二極管會被點亮，故B正確；
C．如果石墨棒表面光滑，生成的氣體在電極上無法保存，所以不能形成燃料電池，這樣處理的石墨表面變得粗糙，且具有吸附性，使生成的氣體在石墨棒上保存，為下一步實驗作基礎，故C正確；
D．二極管發光時該裝置為氫氧燃料電池，實現了化學能向光能的轉化，其能量的利用率要大于燃料的直接燃燒，故D正確；
故選A．

點評：本題考查了原電池原理、電解池原理，題目難度中等，注意掌握電解原理、原電池工作原理，明確各個電極上發生的電極反應式是解本題關鍵，電解硫酸鈉溶液時實際上是電解水．