Question

人们应用原电池原理制作了多种电池，以满足不同的需要。以下每小题中的电池广泛使用于日常生活、生产和科学技术等方面，请根据题中提供的信息，填写空格。
（1）蓄电池在放电时起原电池作用，在充电时起电解池的作用。铅蓄电池在放电时发生的电池反应式为：Pb+PbO₂+2H₂SO₄＝2PbSO₄+2H₂O。
负极反应式为                                   。
正极反应式为                                   。
（2）铁、铜、铝是生活中使用广泛的金属，FeCl₃溶液常用于腐蚀印刷电路铜板，其反应过程的离子方程式为                  ，若将此反应设计成原电池，则负极所用电极材料为      ，正极反应式为                        。
（3）将铝片和铜片用导线相连，一组插入浓硝酸中，一组插入烧碱溶液中，分别形成了原电池，在这两个原电池中，负极分别为           。

A．铝片、铜片

B．铜片、铝片

C．铝片、铝片

D．铜片、铜片

写出插入烧碱溶液中形成原电池的负极反应式：                       。
（4）燃料电池是一种高效、环境友好的供电装置，如图是甲烷燃料电池原理示意图，回答下列问题：

①电池的负极是__________（填“a”或“b”），该极的电极反应式是：________________。
②电池工作一段时间后电解质溶液的pH_________（填“增大”、“减小”或“不变”）。

Answer 1

（16分）
（1） Pb＋SO₄^2-–2e-=PbSO₄（2分） PbO₂＋SO₄^2-＋4H⁺＋2e-=PbSO₄＋2H₂O（2分）
（2） 2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺（2分） Cu（1分） Fe³⁺+e^-=Fe ²⁺（2分）
（3）  B（1分），Al+4OH^-–3e^-＝AlO₂^-+2H₂O（2分）
（4）① a（1分），CH₄＋10OH^－–8e^－＝CO₃²⁺＋7H₂O（2分） ②减小（1分）

试题分析：（1）原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极，所以溶液中的阳离子向正极移动，正极得到电子，发生还原反应。所以根据总的反应式可知，Pb是负极，失去电子，二氧化铅是正极得到电子，因此电极反应式分别是，负极：Pb＋SO₄^2-–2e-=PbSO₄，正极：PbO₂＋SO₄^2-＋4H⁺＋2e-=PbSO₄＋2H₂O。
（2）氯化铁和铜反应的离子方程式是2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，所以如果要将该反应设计成原电池，则负极应该是铜，正极是铁离子得到电子，则正极反应式为Fe³⁺+e^-=Fe ²⁺。
（3）铝在浓硝酸中发生钝化，所以此时铝是正极，铜是负极。而在氢氧化钠溶液中，铜和氢氧化钠不反应，所以铝是负极，铜是正极，答案选B。其中插入烧碱溶液中形成原电池的负极反应式Al+4OH^-–3e^-＝AlO₂^-+2H₂O。
（4）①甲烷失去电子，所以在负极通入，因此电池的负极是a。由于电解质是氢氧化钠溶液，所以电极反应式是CH₄＋10OH^－–8e^－＝CO₃²⁺＋7H₂O。
②由于反应中有碳酸钠生成，消耗氢氧化钠，所以电池工作一段时间后电解质溶液的pH减小。
点评：该题是高考中的常见题型，属于中等难度的试题。试题注重基础，难易适中，侧重对学生基础知识的巩固与训练，有利于培养学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力。该题的关键是明确原电池的工作原理，并能结合题意具体问题、具体分析即可。