Question

如图为原电池装置示意图，
（1）将铝片和铜片用导线相连，一组插入浓硝酸中，一组插入烧碱溶液中，分别形成了原电池，在这两个原电池中，负极分别为

 

．
A．铝片、铜片  B．铜片、铝片   C．铝片、铝片      D．铜片、铜片
写出插入烧碱溶液中形成原电池的负极反应式：

 

．
（2）若A为Pb，B为PbO₂，电解质为硫酸溶液，写出B电极反应式：

 

；该电池在工作时，A电极的质量将

 

（填“增重”或“减轻”或“不变”）．若消耗0.1moL H₂SO₄时，则转移电子数目为

 

．
（3）若A、B均为铂片，电解质为KOH溶液，分别从A、B两极通入H₂和O₂，该电池即为氢氧燃烧电池，写出A电极反应式：

 

；该电池在工作一段时间后，溶液的碱性将

 

（填“增强”或“减弱”或“不变”）．
（4）若A、B均为铂片，电解质为硫酸溶液，分别从A、B两极通入CH₄和O₂，该电池即为甲烷燃烧电池，写出A电极反应式：

 

；电池工作时阴离子定向移动到

 

极（填正或负）．
（5）铁、铜、铝是生活中使用广泛的金属，FeCl₃溶液常用于腐蚀印刷电路铜板，其反应过程的离子方程式为

 

，若将此反应设计成原电池，则负极所用电极材料为

 

，正极反应式为

 

．

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）铝片和铜片用导线相连，一组插入浓硝酸中，一组插入烧碱溶液中，分别形成了原电池，根据负极金属单质上电子来判断；碱性条件下，Al失电子生成偏铝酸根离子；
（2）B为PbO₂，是原电池的正极，发生还原反应，注意电解质溶液是硫酸；A是Pb，其离子能够与硫酸根反应生成沉淀；据电池反应式计算；
（3）氢氧燃料电池中，氢气在负极发生氧化反应，碱性环境中生成水，氢氧燃料电池反应生成水，导致电解质溶液浓度降低；
（4）甲烷燃料电池在酸性环境中负极生成二氧化碳，原电池中阴离子移向负极；
（5）Fe³⁺有强氧化性，能把金属铜氧化成铜离子；根据电池反应式设计原电池，Cu失电子作负极，Fe³⁺在正极上得电子生成Fe²⁺；

解答： 解：（1）将铝片和铜片用导线相连，一组插入浓硝酸中，铝钝化，所以Cu失电子作负极，一组插入烧碱溶液中，Cu与氢氧化钠不反应，Al失电子作负极，
碱性条件下，Al失电子生成偏铝酸根离子，其电极反应为：Al+4OH^--3e^-=AlO₂^-+2H₂O；
故答案为：B；Al+4OH^--3e^-=AlO₂^-+2H₂O；
（2）B为PbO₂，是原电池的正极，发生还原反应，电解质溶液是硫酸，铅离子能够与硫酸根离子生成沉淀，电极反应式为：PbO₂+SO₄^2-+4H⁺+2e^-=PbSO₄+2H₂O；
A极Pb失电子生成铅离子能够与硫酸根反应生成沉淀，导致质量增大；据电池反应式可知，每有2mol硫酸反应转移电子2mol，则0.1mol硫酸反应转移电子数目为0.1N_A，
故答案为：PbO₂+SO₄^2-+4H⁺+2e^-=PbSO₄+2H₂O；增重；0.1N_A；
（3）氢氧燃料电池中，氢气在负极发生氧化反应，碱性环境中生成水，A为负极，负极的电极反应式为：H₂+2OH^--2e^-=2H₂O，因为生成水，导致电解质溶液的浓度减小，所以KOH溶液的进行减弱，
故答案为：H₂+2OH^--2e^-=2H₂O；减弱；
（4）甲烷燃料电池在酸性环境中反应，A为负极，甲烷在A极反应生成二氧化碳，电极反应式为：CH₄-8e^-+2H₂O═CO₂+8H⁺，原电池中阴离子影响负极，故答案为：CH₄-8e^-+2H₂O═CO₂+8H⁺；负极；
（5）Fe³⁺有强氧化性，能把金属铜氧化成铜离子，自身被还原成 Fe²⁺，反应方程式为2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，设计成原电池时，Cu在负极上发生氧化反应，正极上三价铁离子得电子发生还原反应，其正极上的电极反应式为2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺，
故答案为：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；Cu；2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺；

点评：本题考查了原电池正负极判断、电极反应式书写、燃料电池以及原电池的设计，题目难度中等．