Question

能量之间可相互转化：
(1)电解食盐水制备Cl₂是将电能转化为化学能，而原电池可将化学能转化为电能。设计两种类型的原电池，探究其能量转化效率。限选材料：ZnSO₄(aq)，FeSO₄(aq)，CuSO₄(aq)；铜片，铁片，锌片和导线。

①完成原电池甲的装置示意图(见上图)，并作相应标注，要求：在同一烧杯中，电极与溶液含相同的金属元素。
②以铜片为电极之一，CuSO₄(aq)为电解质溶液，只在一个烧杯中组装原电池乙，工作一段时间后，可观察到负极__________。
③甲乙两种原电池可更有效地将化学能转化为电能的是________，其原因是______________________________。
(2)根据牺牲阳极的阴极保护法原理，为减缓电解质溶液中铁片的腐蚀，在(1)的材料中应选__________作阳极。

Answer 1

(1)①(或其他合理答案)
②电极逐渐溶解，表面有红色固体析出
③甲；在甲装置中，负极不和Cu^2＋接触，避免了Cu^2＋直接与负极发生反应而使化学能转化为热能
(2)锌片

(1)①根据题给条件和原电池的构成条件可得：
a．若用Zn、Cu、CuSO₄(aq)、ZnSO₄(aq)组成原电池，Zn作负极，Cu作正极，Zn插入到ZnSO₄(aq)中，Cu插入到CuSO₄(aq)中。
b．若用Fe、Cu、FeSO₄(aq)、CuSO₄(aq)组成原电池，Fe作负极，Cu作正极，Fe插入到FeSO₄(aq)中，Cu插入到CuSO₄(aq)中。
c．注意，画图时要注意电极名称，电极材料，电解质溶液名称(或化学式)，并形成闭合回路。
②由于金属活动性Zn＞Fe＞Cu，锌片或铁片作负极，由于Zn或Fe直接与CuSO₄溶液接触，工作一段时间后，负极逐渐溶解，表面有红色固体析出。
③带有盐桥的甲原电池中负极没有和CuSO₄溶液直接接触，二者不会直接发生置换反应，化学能不会转化为热能，几乎全部转化为电能；而原电池乙中的负极与CuSO₄溶液直接接触，两者会发生置换反应，部分化学能转化为热能，化学能不可能全部转化为电能。
(2)由牺牲阳极的阴极保护法可得，铁片作正极(阴极)时被保护，作负极(阳极)时被腐蚀，所以应选择比铁片更活泼的锌作负极(阳极)才能有效地保护铁不被腐蚀。