Question

8．化学实验有助于理解化学知识，形成化学观念，提高探究与创新能力，提升科学素养．
（1）能量之间可以相互转化：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成原电池的甲装置示意图（如图），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，可观察到负极电极逐渐溶解．
③甲、乙两种原电池中可更有效地将化学能转化为电能的是甲，其原因是甲可以保持电流稳定，化学能基本都转化为电能．而乙中的活泼金属还可以与CuSO₄溶液发生置换反应，部分能量转化为热能．
（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）的材料中应选锌片作阳极．

Answer 1

分析 （1）①依据原电池原理和盐桥的作用，在同一烧杯中，电极与溶液含相同的金属元素，设计不同的电极为铜和锌，电解质溶液为硫酸铜和硫酸锌溶液；
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，则另一电极应比铜活泼做负极；
③从电硫稳定，能量转化彻底，反应速率快等分析判断；
（2）牲阳极的阴极保护法原理是原电池中把被保护的金属设计成正极，另一活泼的金属做负极．

解答 解：（1）①在同一烧杯中，电极与溶液含相同的金属元素，如图示设计原电池，锌做负极，铜做正极，原电池的甲装置示意图为：，故答案为：；
②以铜片为电极之一，CuSO_4（aq）为电解质溶液，只在一个烧杯中组装原电池乙，依据原电池反应的原理，需要选用比铜活泼的锌做负极，下层原电池，负极发生氧化反应，Zn-2e^-=Zn²⁺，锌溶解，故答案为：电极逐渐溶解；
③甲乙两种原电池中可更有效地将化学能转化为电能的是甲，因为甲可以保持电流稳定，化学能基本都转化为电能．而乙中的活泼金属还可以与CuSO₄溶液发生置换反应，部分能量转化为热能，
故答案为：甲；甲可以保持电流稳定，化学能基本都转化为电能．而乙中的活泼金属还可以与CuSO₄溶液发生置换反应，部分能量转化为热能；
（2）根据牺牲阳极的阴极保护法原理，是原电池原理的应用，利用被保护的金属做正极被保护选择，为减缓电解质溶液中铁片的腐蚀，应选择比铁活泼的金属做负极，在电池内电路为阳极，称为牺牲阳极的阴极保护法，材料中 选择锌做阳极，
故答案为：锌片．

点评 本题考查了原电池装置设计，盐桥的作用分析应用，金属保护的方法和名称，题目难度中等．