Question

2．有甲、乙兩位同學均想利用原電池反應檢測金屬的活動性順序，兩人均使用鎂片和鋁片作電極，但甲同學將電極放入6mol/L的硫酸溶液中，乙同學將電極放入6mol/L的NaOH溶液中，實驗裝置如圖所示：
（1）寫出甲中正極的電極反應式：2H⁺+2e^-=H₂↑．
（2）寫出乙中負極的電極反應式：Al+4OH^--3e^-=AlO₂^-+2H₂O，
總反應的離子方程式為：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑．
（3）如果甲、乙兩同學均認為“構成原電池的電極材料如果都是金屬，則構成負極材料的金屬應該比構成正極材料的金屬活潑”，則甲會判斷出Mg（填元素符號，下同）的活動性強，乙會判斷出Al的活動性強．
（4）由此實驗可知下列說法中正確的是ADE
A、利用原電池反應判斷金屬活動性順序時，應注意介質的選擇；
B、鎂的金屬性不一定比鋁強；
C、該實驗說明金屬活動性順序表已過時，沒有實用價值；
D、該實驗說明化學研究對象復雜，反應受條件影響大，應具體問題具體分析．
E、上述實驗也反過來證明了“直接利用金屬活動性順序表判斷電池的正負極”的這種說法不可靠．
（5）將乙裝置設計為甲烷燃料電池，兩極改為惰性電極，則負極反應式為CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O．

Answer 1

分析 甲同學依據(jù)的化學反應原理是Mg+H₂SO₄=MgSO₄+H₂↑，乙同學依據(jù)的化學反應原理是2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑．由于Al顯兩性，與酸堿都能發(fā)生反應，（1）甲中鎂易失電子作負極、Al作正極，負極上鎂發(fā)生氧化反應、正極上氫離子發(fā)生還原反應；
（2）乙池中鋁易失電子作負極、鎂作正極，負極上鋁失電子發(fā)生氧化反應；
（3）根據(jù)作負極的金屬活潑性強結合電池中的負極判斷；
（4）A．原電池正負極與電解質溶液有關；
B．鎂的金屬性大于鋁；
C．該實驗證明說明電解質溶液性質選用選擇合適的介質，不能說明金屬活動性順序過時；
D．該實驗說明化學研究對象復雜，反應受條件影響較大，因此應具體問題具體分析
E、上述實驗說明，“直接利用金屬活動性順序表判斷電池中的正負極”并不考可靠，最好是接一個電流計，通過觀察電流方向判斷原電池的正負極；
（5）甲烷燃料電池以NaOH溶液為電解質溶液時，負極上是甲烷發(fā)生失電子的氧化反應，又因為電解質是NaOH溶液，二氧化碳和氫氧化鉀反應得到的是碳酸鉀，即CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O．

解答 解：（1）甲中鎂易失電子作負極、Al作正極，負極上鎂發(fā)生氧化反應、正極上氫離子發(fā)生還原反應，負極反應為Mg-2e^-=Mg²⁺，正極反應為2H⁺+2e^-=H₂↑，
故答案為：2H⁺+2e^-=H₂↑；
（2）乙池中鋁易失電子作負極，負極上鋁失電子發(fā)生氧化反應，電極反應式為：Al+4OH^--3e^-=AlO₂^-+2H₂O，鎂作正極，正極發(fā)生還原反應，總反應為2Al+2OH^-+2H₂O=AlO₂^-+3H₂↑，
故答案為：Al+4OH^--3e^-=AlO₂^-+2H₂O；2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
（3）甲中鎂作負極、乙中鋁作負極，根據(jù)作負極的金屬活潑性強判斷，甲中鎂活動性強、乙中鋁活動性強，
故答案為：Mg；Al；
（4）A．根據(jù)甲、乙中電極反應式知，原電池正負極與電解質溶液有關，故A正確；
B．鎂的金屬性大于鋁，但失電子難易程度與電解質溶液有關，故B錯誤；
C．該實驗說明電解質溶液性質影響電極的正負極，不能說明金屬活動性順序沒有使用價值，故C錯誤；
D．該實驗說明化學研究對象復雜，反應與條件有關，電極材料相同其反應條件不同導致其產物不同，所以應具體問題具體分析，故D正確；
E．上述實驗說明，“直接利用金屬活動性順序表判斷電池中的正負極”并不考可靠，最好是接一個電流計，通過觀察電流方向判斷原電池的正負極，故E正確；
故答案為：ADE；
（5）甲烷燃料電池以NaOH溶液為電解質溶液時，負極上是甲烷發(fā)生失電子的氧化反應，又因為電解質是NaOH溶液，二氧化碳和氫氧化鉀反應得到的是碳酸鉀，即CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O，故答案為：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O．

點評 本題考查了探究原電池原理，題目難度中等，明確原電池中各個電極上發(fā)生的反應是解本題關鍵，注意不能根據(jù)金屬的活動性強弱判斷正負極，要根據(jù)失電子難易程度確定負極，為易錯點．