Question

（1）如图所示，组成一种原电池．试回答下列问题（灯泡功率合适）：
①电解质溶液为稀H₂SO₄时上述装置中灯泡亮，此时Al电极上发生反应的电极反应式为：

 

；
②电解质溶液为NaOH溶液时，灯泡

 

（填“亮”或“不亮”，填“亮”做a题，填“不亮”做b题）．
a．若灯泡亮，则Mg电极上发生的电极反应式为：

 

；Al电极上发生反应的电极反应式为：

 

；
b．若灯泡不亮，其理由为：

 

．
（2）原电池原理的应用之一是可以设计原电池．请利用反应“Cu+2Fe³⁺=2Fe²⁺+Cu²⁺”设制一个原电池（正极材料用碳棒）则该电池的负极材料是

 

，若导线上转移电子1.5mol，则溶解铜的质量是

 

．另外的重要应用是实验室在用锌与稀硫酸反应制备氢气时，可向溶液中滴加少量硫酸铜溶液．其作用是：

 

．
（3）氢氧燃料电池（电解质为KOH溶液，惰性材料作电极）负极反应的电极反应式为：

 

．

Answer 1

考点：原电池和电解池的工作原理

专题：电化学专题

分析：（1）①Mg、Al和稀硫酸构成原电池，Mg易失电子作负极，Al作正极，正极上氢离子得电子发生还原反应；
②该装置能自发的进行氧化还原反应，所以Mg、Al和NaOH溶液构成原电池，Al易失电子而作负极、Mg作正极，该装置将化学能转化为电能，所以灯泡亮；
（2）根据电池反应式知，Cu易失电子作负极、石墨作正极，电解质为可溶性的铁盐，负极上Cu失电子发生氧化反应，正极上铁离子得电子发生还原反应，根据铜和转移电子之间的关系式计算，作原电池负极的金属加速被腐蚀；
（3）碱性条件下，负极上氢气失电子生成水．

解答： 解：（1）①该装置为原电池，Mg易失电子作负极、Al作正极，正极上氢离子得电子发生还原反应，电极反应式为2H⁺+2e^-=H₂↑，
故答案为：2H⁺+2e^-=H₂↑；
②该装置中，铝能和氢氧化钠溶液发生氧化还原反应，该装置符合原电池构成条件，所以Mg、Al和NaOH溶液构成原电池，则灯泡亮；
Al易失电子作负极，负极上电极反应式为2Al-6e^-+8OH^-=2AlO₂^-+4H₂O，Mg作正极，正极上水得电子生成氢气，正极上的电极反应为6H₂O+6e-=6OH^-+3H₂↑；
故答案为：亮；6H₂O+6e-=6OH^-+3H₂↑；2Al-6e^-+8OH^-=2AlO₂^-+4H₂O；
（2）根据电池反应式知，Cu元素化合价由0价变为+2价、Fe元素化合价由+3价变为+2价，所以Cu作负极、石墨作正极，电解质为可溶性的铁盐，负极上Cu失电子发生氧化反应，电极反应式为Cu-2e^-=Cu²⁺，正极上铁离子得电子发生还原反应，电极反应式为Fe³⁺+e^-=Fe²⁺；
根据Cu-2e^-=Cu²⁺知，导线上转移电子1.5mol，则溶解m（Cu）=

1.5mol

2

=48g，
Zn和铜离子发生置换反应生成Cu，Zn、Cu和硫酸构成原电池，Zn易失电子作负极、Cu作正极，从而加速Zn的腐蚀，
故答案为：Cu；48g；形成了Zn-Cu原电池，加快了化学反应的速率；
（3）碱性条件下，负极上氢气失电子生成水，负极的电极方程式为H₂+2OH^--2e^-=2H₂O，故答案为：H₂+2OH^--2e^-=2H₂O．

点评：本题考查了原电池原理，明确原电池正负极的判断方法是解本题关键，原电池原理是高中化学的重点也是难点，要注意掌握原电池原理，把握本质，正确书写电极反应方程式，题目难度中等．