题目内容
【题目】实验小组探究铝片做电极材料时的原电池反应,设计下表中装置进行实验并记录。
【实验1】
装置 | 实验现象 |
左侧装置电流计指针向右偏转,灯泡亮 右侧装置电流计指针向右偏转,镁条、铝条表面产生无色气泡 |
(1)实验1中,电解质溶液为盐酸,镁条做原电池的________极。
【实验2】
将实验1中的电解质溶液换为NaOH溶液进行实验2。
(2)该小组同学认为,此时原电池的总反应为2Al + 2NaOH + 2H2O 2NaAlO2 + 3H2↑,据此推测应该出现的实验现象为________。
实验2实际获得的现象如下:
装置 | 实验现象 |
i.电流计指针迅速向右偏转,镁条表面无气泡,铝条表面有气泡 ⅱ.电流计指针逐渐向零刻度恢复,经零刻度后继续向左偏转。镁条表面开始时无明显现象,一段时间后有少量气泡逸出,铝条表面持续有气泡逸出 |
(3)i中铝条表面放电的物质是溶解在溶液中的O2,则该电极反应式为________。
(4)ii中“电流计指针逐渐向零刻度恢复”的原因是________。
【实验3和实验4】
为了排除Mg条的干扰,同学们重新设计装置并进行实验3和实验4,获得的实验现象如下:
编号 | 装置 | 实验现象 |
实验3 | 电流计指针向左偏转。铝条表面有气泡逸出,铜片没有明显现象;约10分钟后,铜片表面有少量气泡产生,铝条表面气泡略有减少。 | |
实验4 | 煮沸冷却后的溶液 | 电流计指针向左偏转。铝条表面有气泡逸出,铜片没有明显现象;约3分钟后,铜片表面有少量气泡产生,铝条表面气泡略有减少。 |
(5)根据实验3和实验4可获得的正确推论是________ (填字母序号)。
A. 上述两装置中,开始时铜片表面得电子的物质是O2
B. 铜片表面开始产生气泡的时间长短与溶液中溶解氧的多少有关
C. 铜片表面产生的气泡为H2
D. 由“铝条表面气泡略有减少”能推测H+在铜片表面得电子
(6)由实验1~实验4可推知,铝片做电极材料时的原电池反应与________等因素有关。
【答案】 负 指针向左偏转,镁条表面产生无色气泡 O2 + 2H2O + 4e- 4OH- Mg放电后生成Mg(OH)2附着在镁条表面,使Mg的放电反应难以发生,导致指针归零;或:随着反应的进行,铝条周围溶液中溶解的O2逐渐减少,使O2放电的反应难以发生,导致指针归零 ABC 另一个电极的电极材料、溶液的酸碱性、溶液中溶解的O2
【解析】(1). Mg的活泼性大于Al,当电解质溶液为盐酸时,Mg为原电池的负极,故答案为:负;
(2). 原电池的总反应为2Al + 2NaOH + 2H2O = 2NaAlO2 + 3H2↑,由反应方程式可知,Al为原电池的负极,Mg为原电池的正极,镁条表面产生无色气泡,再结合实验1的现象可知,电流计指针由负极指向正极,则实验2中的电流计指针向左偏转,故答案为:指针向左偏转,镁条表面产生无色气泡;
(3). i中铝条表面放电的物质是溶解在溶液中的O2,在碱性溶液中,氧气发生的电极反应式为:O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-,故答案为:O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-;
(4). 因Mg放电后生成的Mg(OH)2附着在镁条表面,使Mg的放电反应难以发生,导致指针归零,同时随着反应的进行,铝条周围溶液中溶解的O2逐渐减少,使O2的放电反应也难以发生,导致指针归零,故答案为:Mg放电后生成Mg(OH)2附着在镁条表面,使Mg的放电反应难以发生,导致指针归零,或随着反应的进行,铝条周围溶液中溶解的O2逐渐减少,使O2放电的反应难以发生,导致指针归零;
(5). 根据实验3和实验4的实验现象可知,电流计指针向左偏转,说明铜为正极,A. 上述两装置中,开始时溶液中溶解的O2在铜片表面得电子,导致开始时铜片没有明显现象,故A正确;B. 因开始时溶液中溶解的O2在铜片表面得电子,所以铜片表面开始产生气泡的时间长短与溶液中溶解氧的多少有关,故B正确;C. 当溶液中溶解的氧气反应完后,氢离子在铜片表面得到电子,产生的气泡为H2,故C正确;D. 因铝条表面始终有气泡产生,则气泡略有减少不能推测H+在铜片表面得电子,故D错误;答案选ABC;
(6). 由实验1~实验4可推知,铝片做电极材料时的原电池反应与另一个电极的电极材料、溶液的酸碱性、溶液中溶解O2的多少等因素有关,故答案为:另一个电极的电极材料、溶液的酸碱性、溶液中溶解的O2。
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