Question

【题目】Ⅰ．有甲、乙两位同学均想利用原电池反应检测金属的活动性顺序,两人均用镁片和铝片作电极,但甲同学将电极放入6 mol·L-1的H2SO4溶液中,乙同学将电极放入6 mol·L-1的NaOH溶液中,如图所示。

(1)写出甲中正极的电极反应式:____。

(2)乙中负极为__,总反应的离子方程式:___。

(3)由此实验得出的下列结论中,正确的有____。

A.利用原电池反应判断金属活动性顺序时应注意选择合适的介质

B.镁的金属性不一定比铝的金属性强

C.该实验说明金属活动性顺序表已过时,没有实用价值了

D.该实验说明化学研究对象复杂、反应受条件影响较大,因此应具体问题具体分析

Ⅱ．化学电池在通信、交通及日常生活中有着广泛的应用。目前常用的镍镉(NiCd)电池,其电池总反应可以表示为:Cd+2NiO(OH)+2H2O2Ni(OH)2+Cd(OH)2已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均难溶于水但能溶于酸,以下说法正确的是____(填字母序号)。

①放电时Cd作正极　 ②放电时Ni元素被还原　

③充电时化学能转变为电能　 ④放电时化学能转变为电能

Ⅲ.氢气和氧气可形成氢氧燃料电池。通常氢氧燃料电池有酸式(当电解质溶液为硫酸时)和碱式(当电解质溶液为NaOH(aq)或KOH(aq)时)两种。试回答下列问题:

(1)酸式电池的电极反应:正极_____;

(2)碱式电池的电极反应:负极_______。

Answer 1

【答案】2H++2e-H2↑ Al 2Al+2OH-+2H2O2AlO2-+3H2↑ AD ②④ O2+4e-+4H+2H2O 2H2-4e-+4OH-4H2O

【解析】

Ⅰ．甲中镁易失电子作负极、Al作正极，负极上镁发生氧化反应、正极上氢离子发生还原反应；乙池中铝易失电子作负极，负极上铝失电子发生氧化反应，镁作正极，正极发生还原反应，通过对比甲乙实验可知，电解质溶液的酸碱性可能影响电极反应式，电池的正负极判断除了与金属活动性顺序有关，还与电解质有关，据此分析作答；

Ⅱ．根据总反应式结合原电池与电解池的工作原理作答；

Ⅲ. 正极上，O2得电子变为O2－，溶液中O2－不能单独存在，酸性条件下与H＋结合生成H2O，碱性条件下与H2O分子结合生成OH－；负极上，酸性条件下H2失电子变为H＋，H＋进入电解质溶液；碱性条件下H＋不能大量存在，与OH－结合生成水。两种环境下电池总反应均是H2和O2生成水的反应。

Ⅰ．根据原电池原理可知，甲中总反应是镁与稀硫酸反应生成硫酸镁与氢气，镁作负极发生失电子的氧化反应，正极上氢离子得电子发生还原反应，其电极反应式为：2H++2e-＝H2↑；

（2）乙中铝与氢氧化钠和水发生氧化还原反应，因此铝作该电池的负极，总的离子反应方程式为：2Al+2OH-+2H2O＝2AlO2-+3H2↑，故答案为：Al；2Al+2OH-+2H2O＝2AlO2-+3H2↑；

（3）

A. 利用原电池反应判断金属活动性顺序时应注意选择合适的介质，如酸性条件下活泼金属做负极，而碱性条件下就不一定，A项正确；

B. 镁的金属性比铝的金属性强，B项错误；

C.该实验说明金属活动性顺序表主要指的是酸性条件下金属的还原性，C项错误；

D.该实验说明化学研究对象复杂、反应受条件影响较大，因此应具体问题具体分析，D项正确；

答案选AD；

Ⅱ．电池总反应可以表示为:Cd+2NiO(OH)+2H2O2Ni(OH)2+Cd(OH)2，则，

①放电时，Cd转化为Cd(OH)2，元素化合价升高，发生失电子的氧化反应，作原电池的负极，①项错误；

②放电时，Ni元素从+3价降低到+2价，元素被还原，②项正确；

③充电过程利用的是电解池的工作原理，是将电能转化为化学能，③项错误；

④放电过程利用的是原电池的工作原理，是将化学能转变为电能，④项正确；

综上所述，②④项正确，答案为：②④；

Ⅲ. 根据上述分析可知，

(1)酸式电池正极上O2得电子转化为H2O，其电极反应式为：O2+4e-+4H+＝2H2O；

(2)碱式电池负极氢气失电子转化为水，其电极反应式为：2H2-4e-+4OH-＝4H2O。