Question

14．某学生利用如图实验装置探究盐桥式原电池的工作原理（Cu元素的相对原子质量为64）．按照实验步骤依次回答下列问题：
（1）导线中电子流向为a→b（用a、b表示）．
（2）若装置中铜电极的质量增加0.64g，则导线中转移的电子数目为0.02N_A  （用“N_A”表示）；
（3）装置中盐桥中除添加琼脂外，还要添加KCl的饱和溶液，电池工作时，对盐桥中的K⁺、Cl^-的移动方向的表述正确的是B．
A．盐桥中的K⁺向左侧烧杯移动、Cl^-向右侧烧杯移动
B．盐桥中的K⁺向右侧烧杯移动、Cl^-向左侧烧杯移动
C．盐桥中的K⁺、Cl^-都向左侧烧杯移动
D．盐桥中的K⁺、Cl^-几乎都不移动
（4）若将反应2Fe³⁺+Cu═Cu²⁺+2Fe²⁺设计成原电池，写出电极反应式．正极反应2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺；
（5）下列是用化学方程式表示的化学变化，请在每小题后的横线上注明能量的转化形式．
①电池总反应：Zn+Ag₂O+H₂O═Zn（OH）₂+2Ag：化学能转化为电能．
②2C₂H₂+5O₂$\stackrel{点燃}{→}$4CO₂+2H₂O：化学能转化为热能．
③6H₂O+6CO₂$→_{叶绿体}^{光}$C₆H₁₂O₆（葡萄糖）+6O₂：太阳能（光能）转化为化学能．

Answer 1

分析 （1）根据金属活泼性判断正负极，原电池中，电子由负极流向正极；
（2）根据电极反应式进行相关计算，得出正确结论；
（3）根据正负极判断阴阳离子的移动方向；
（4）由方程式可知，Cu被氧化，为原电池的负极，则正极可为碳棒或不如Cu活泼的金属，电解质溶液为氯化铁溶液，正极发生还原反应，负极发生氧化反应，据此解答；
（5）从反应条件可判断能量的转化形式．

解答 解：（1）锌铜原电池中，锌比铜活泼，故锌为负极，铜为正极．原电池中，电子由负极流向正极，故电子的流向为a→b，
故答案为：a→b；
（2）0.64g铜物质的量为0.01mol，由电极反应式Cu²⁺+2e^-=Cu可知，生成1mol铜，转移2mol电子，故生成0.01mol铜，导线中转移0.02mol电子，电子数目为0.02N_A，
故答案为：0.02N_A ；
（3）左侧烧杯中锌失电子变成锌离子，使得锌电极附近带正电荷，吸引阴离子向左侧烧杯移动，右侧烧杯中铜离子得到电子变成铜，使得铜电极附近带负电荷，吸引阳离子向右侧烧杯移动，故盐桥中的K⁺向右侧烧杯移动、Cl^-向左侧烧杯移动，
故答案为：B；
（4）由方程式2Fe³⁺+Cu═Cu²⁺+2Fe²⁺可知，Cu被氧化，为原电池的负极，负极反应为Cu-2e^-=Cu²⁺，正极Fe³⁺被还原，电极方程式为2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺，
故答案为：2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺；
（5）①放电是通过原电池装置把化学能转化为电能，故答案为：化学能转化为电能；
②燃烧是剧烈的氧化还原反应，把化学能转化为热能，故答案为：化学能转化为热能；
③绿色植物在叶绿体内，吸收和利用光能把二氧化碳和水合成葡萄糖，同时放出氧气，故答案为：太阳能（光能）转化为化学能．

点评 本题主要考查了原电池设计、工作原理、物质的量的相关计算、常见的能量转化形式，明确原电池原理是解本题关键，再根据方程式中元素化合价变化确定正负极材料及电解质溶液，同时考查学生分析问题、解决问题的能力，题目难度中等．