题目内容

5.为了探究原电池的工作原理,某化学学习小组设计了一组实验,其装置如图:
根据电池原理回答下列问题:
(1)甲装置的正极是:铝(填元素名称)丙装置负极反应为:2H2O+2e-=H2↑+2OH-.
(2)电极类型除与电极材料的性质有关外,还与电解质溶液性质有关.
(3)根据上述电池分析,负极材料是否一定参加电极反应?否(填“是”“否”或“不一定”),请举例说明:丁装置中通甲烷的电极为负极,甲烷失电子发生氧化反应,铂电极不参与反应.
(4)指出下列电池的放电过程中,电解质溶液PH值变化:甲增大,丁减小.(填“增大”或“减小”)

分析 (1)甲装置为原电池,其中Mg为负极,Al为正极,反应为镁和稀硫酸反应生成硫酸镁和氢气;丙装置原电池中Al为负极,Mg为正极,反应为铝和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气;
(2)原电池是自发进行的氧化还原反应,电极类型除与电极材料的性质有关外和电解质溶液性质有关;
(3)丁装置为甲烷燃料电池,电池中电极反应不参与反应;
(4)甲池原电池发生的反应是镁和稀硫酸反应生成氢气,电解质溶液中氢离子浓度减小,丁为甲烷燃料电池,结合电极反应电子守恒分析判断溶液中氢氧根离子浓度变化.

解答 解:(1)甲装置为原电池,其中Mg为负极,Al为正极,反应为镁和稀硫酸反应生成硫酸镁和氢气,丙装置原电池中Al为负极,Mg为正极,反应为铝和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气,负极电极反应为:2H2O+2e-=H2↑+2OH-,
故答案为:铝;2H2O+2e-=H2↑+2OH-;
(2)原电池是自发进行的氧化还原反应,分析上述装置可知,电极类型除与电极材料的性质有关外和电解质溶液性质有关,故答案为:电解质溶液性质;
(3)丁装置为甲烷燃料电池反应通入甲烷的电极为负极,甲烷失电子发生氧化反应,Pt电极不参与原电池反应,所以原电池中负极电极不一定参与反应,
故答案为:否;丁装置中通甲烷的电极为负极,甲烷失电子发生氧化反应,铂电极不参与反应;
(4)甲池原电池发生的反应是镁和稀硫酸反应生成氢气,电解质溶液中氢离子浓度减小,溶液PH增大,
丁装置中负极电极反应为:CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O,正极电极反应:O2+2H2O+4e-=4OH-,电子守恒可知,反应10mol氢氧根离子,生成8mol氢氧根离子,溶液中氢氧根离子浓度减小,溶液PH减小,
故答案为:增大;减小;

点评 本题考查了原电池原理、电极反应、电极判断、电子守恒计算、溶液酸碱性变化等,掌握基础是解题关键,题目难度中等.

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