Question

（1）如圖所示，組成一種原電池．試回答下列問題（燈泡功率合適）：
①電解質(zhì)溶液為稀H₂SO₄時(shí)上述裝置中燈泡亮，此時(shí)Al電極上發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為：

 

；
②電解質(zhì)溶液為NaOH溶液時(shí)，燈泡

 

（填“亮”或“不亮”，填“亮”做a題，填“不亮”做b題）．
a．若燈泡亮，則Mg電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為：

 

；Al電極上發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為：

 

；
b．若燈泡不亮，其理由為：

 

．
（2）原電池原理的應(yīng)用之一是可以設(shè)計(jì)原電池．請(qǐng)利用反應(yīng)“Cu+2Fe³⁺=2Fe²⁺+Cu²⁺”設(shè)制一個(gè)原電池（正極材料用碳棒）則該電池的負(fù)極材料是

 

，若導(dǎo)線上轉(zhuǎn)移電子1.5mol，則溶解銅的質(zhì)量是

 

．另外的重要應(yīng)用是實(shí)驗(yàn)室在用鋅與稀硫酸反應(yīng)制備氫氣時(shí)，可向溶液中滴加少量硫酸銅溶液．其作用是：

 

．
（3）氫氧燃料電池（電解質(zhì)為KOH溶液，惰性材料作電極）負(fù)極反應(yīng)的電極反應(yīng)式為：

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：原電池和電解池的工作原理

專題：電化學(xué)專題

分析：（1）①M(fèi)g、Al和稀硫酸構(gòu)成原電池，Mg易失電子作負(fù)極，Al作正極，正極上氫離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)；
②該裝置能自發(fā)的進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，所以Mg、Al和NaOH溶液構(gòu)成原電池，Al易失電子而作負(fù)極、Mg作正極，該裝置將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，所以燈泡亮；
（2）根據(jù)電池反應(yīng)式知，Cu易失電子作負(fù)極、石墨作正極，電解質(zhì)為可溶性的鐵鹽，負(fù)極上Cu失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上鐵離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，根據(jù)銅和轉(zhuǎn)移電子之間的關(guān)系式計(jì)算，作原電池負(fù)極的金屬加速被腐蝕；
（3）堿性條件下，負(fù)極上氫氣失電子生成水．

解答： 解：（1）①該裝置為原電池，Mg易失電子作負(fù)極、Al作正極，正極上氫離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2H⁺+2e^-=H₂↑，
故答案為：2H⁺+2e^-=H₂↑；
②該裝置中，鋁能和氫氧化鈉溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)，該裝置符合原電池構(gòu)成條件，所以Mg、Al和NaOH溶液構(gòu)成原電池，則燈泡亮；
Al易失電子作負(fù)極，負(fù)極上電極反應(yīng)式為2Al-6e^-+8OH^-=2AlO₂^-+4H₂O，Mg作正極，正極上水得電子生成氫氣，正極上的電極反應(yīng)為6H₂O+6e-=6OH^-+3H₂↑；
故答案為：亮；6H₂O+6e-=6OH^-+3H₂↑；2Al-6e^-+8OH^-=2AlO₂^-+4H₂O；
（2）根據(jù)電池反應(yīng)式知，Cu元素化合價(jià)由0價(jià)變?yōu)?2價(jià)、Fe元素化合價(jià)由+3價(jià)變?yōu)?2價(jià)，所以Cu作負(fù)極、石墨作正極，電解質(zhì)為可溶性的鐵鹽，負(fù)極上Cu失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Cu-2e^-=Cu²⁺，正極上鐵離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Fe³⁺+e^-=Fe²⁺；
根據(jù)Cu-2e^-=Cu²⁺知，導(dǎo)線上轉(zhuǎn)移電子1.5mol，則溶解m（Cu）=

1.5mol

2

=48g，
Zn和銅離子發(fā)生置換反應(yīng)生成Cu，Zn、Cu和硫酸構(gòu)成原電池，Zn易失電子作負(fù)極、Cu作正極，從而加速Zn的腐蝕，
故答案為：Cu；48g；形成了Zn-Cu原電池，加快了化學(xué)反應(yīng)的速率；
（3）堿性條件下，負(fù)極上氫氣失電子生成水，負(fù)極的電極方程式為H₂+2OH^--2e^-=2H₂O，故答案為：H₂+2OH^--2e^-=2H₂O．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了原電池原理，明確原電池正負(fù)極的判斷方法是解本題關(guān)鍵，原電池原理是高中化學(xué)的重點(diǎn)也是難點(diǎn)，要注意掌握原電池原理，把握本質(zhì)，正確書寫電極反應(yīng)方程式，題目難度中等．