Question

13．某化学兴趣小组为了探究铝电极在原电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验，实验结果记录如下．

编号	电极材料	电解质溶液	电流表指针偏转方向
1	Al、Mg	稀盐酸	偏向Al
2	Al、Cu	稀盐酸	偏向Cu
3	Al、C（石墨）	稀盐酸	偏向石墨
4	Al、Mg	氢氧化钠溶液	偏向Mg
5	Al、Zn	浓硝酸	偏向Al

试根据上表中的实验现象回答下列问题：
（1）实验1、2中Al所作的电极（正极或负极）是否相同（填“是”或“否”）？否．
（2）对实验3完成下列填空：
①铝为负极，电极反应式：2Al-6e^-═2Al³⁺．
②石墨为正极，电极反应式：6H⁺+6e^-═3H₂↑．
③电池总反应式：2Al+6HCl═2AlCl₃+3H₂↑．
（3）实验4中铝作负极还是正极负极，理由是在NaOH溶液中，活动性Al＞Mg．写出铝电极的电极反应式：Al-3e^-+4OH^-═AlO₂^-+2H₂O．
（4）解释实验5中铝作正极的原因：Al在浓硝酸中发生钝化，Zn在浓硝酸中发生反应，被氧化，即在浓硝酸中活动性Zn＞Al，Al是原电池的正极．
（5）根据实验结果总结出影响铝在原电池中作正极或负极的因素：另一个电极材料的活动性和电解质溶液的性质．

Answer 1

分析 （1）金属与酸构成的原电池中，活泼金属作负极；
（2）实验3中Al为负极，石墨为正极，电池反应为2Al+6HCl═2AlCl₃+3H₂↑；
（3）实验4中发生2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑，Al失去电子，则Al为负极；
（4）实验5中Al遇浓硝酸发生钝化，发生Zn与浓硝酸的氧化还原反应，Zn作负极，Al作正极，所以电流计指针偏向铝；
（5）在原电池中，正负极的判断与金属的活泼性有关，与电解质溶液的性质也有关，总之失电子的极是负极，得电子的极是正极．

解答 解：（1）金属与酸构成的原电池中，活泼金属作负极，则实验1中Mg的活泼性大于Al，所以Al作正极，而实验2中Al的活泼性大于Cu，所以Al作负极，
故答案为：否；
（2）①实验3中Al为负极，电极反应为2Al-6e^-═2Al³⁺，故答案为：负；2Al-6e^-═2Al³⁺；
②石墨为正极，其电极反应为6H⁺+6e^-═3H₂↑，故答案为：正；6H⁺+6e^-═3H₂↑；
③电池总反应式：2Al+6HCl═2AlCl₃+3H₂↑，故答案为：2Al+6HCl═2AlCl₃+3H₂↑；
（3）实验4中Mg不与NaOH溶液发生反应，而发生2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑，Al失去电子，在NaOH溶液中，活动性Al＞Mg，则Al为负极，负极反应为Al-3e^-+4OH^-═AlO₂^-+2H₂O，
故答案为：负极；在NaOH溶液中，活动性Al＞Mg；Al-3e^-+4OH^-═AlO₂^-+2H₂O；
（4）实验5中Al遇浓硝酸发生钝化，发生Zn与浓硝酸的氧化还原反应，Zn作负极，Al作正极，电流由正极流向负极，所以电流计指针偏向铝，
故答案为：Al在浓硝酸中发生钝化，Zn在浓硝酸中发生反应，被氧化，即在浓硝酸中活动性Zn＞Al，Al是原电池的正极；
（5）在原电池中金属铝作正极还是作负极，一定要看自发的氧化还原反应中金属铝是否参与反应，金属铝参加反应，失电子作负极，反之作正极，与另一个电极材料的活动性，电解质溶液的性质有关，
故答案为：另一个电极材料的活动性和电解质溶液的性质．

点评 本题考查探究原电池原理及设计，为高频考点，把握发生的原电池反应及正负极的判断是解答本题的关键，注意利用氧化还原反应中电子的得失来分析正负极，注意知识点的灵活运用和变通，题目难度不大．