Question

如圖為原電池裝置示意圖，
（1）將鋁片和銅片用導(dǎo)線相連，一組插入濃硝酸中，一組插入燒堿溶液中，分別形成了原電池，在這兩個(gè)原電池中，負(fù)極分別為

 

．
A．鋁片、銅片  B．銅片、鋁片   C．鋁片、鋁片      D．銅片、銅片
寫出插入燒堿溶液中形成原電池的負(fù)極反應(yīng)式：

 

．
（2）若A為Pb，B為PbO₂，電解質(zhì)為硫酸溶液，寫出B電極反應(yīng)式：

 

；該電池在工作時(shí)，A電極的質(zhì)量將

 

（填“增重”或“減輕”或“不變”）．若消耗0.1moL H₂SO₄時(shí)，則轉(zhuǎn)移電子數(shù)目為

 

．
（3）若A、B均為鉑片，電解質(zhì)為KOH溶液，分別從A、B兩極通入H₂和O₂，該電池即為氫氧燃燒電池，寫出A電極反應(yīng)式：

 

；該電池在工作一段時(shí)間后，溶液的堿性將

 

（填“增強(qiáng)”或“減弱”或“不變”）．
（4）若A、B均為鉑片，電解質(zhì)為硫酸溶液，分別從A、B兩極通入CH₄和O₂，該電池即為甲烷燃燒電池，寫出A電極反應(yīng)式：

 

；電池工作時(shí)陰離子定向移動(dòng)到

 

極（填正或負(fù)）．
（5）鐵、銅、鋁是生活中使用廣泛的金屬，F(xiàn)eCl₃溶液常用于腐蝕印刷電路銅板，其反應(yīng)過程的離子方程式為

 

，若將此反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池，則負(fù)極所用電極材料為

 

，正極反應(yīng)式為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：原電池和電解池的工作原理

專題：電化學(xué)專題

分析：（1）鋁片和銅片用導(dǎo)線相連，一組插入濃硝酸中，一組插入燒堿溶液中，分別形成了原電池，根據(jù)負(fù)極金屬單質(zhì)上電子來判斷；堿性條件下，Al失電子生成偏鋁酸根離子；
（2）B為PbO₂，是原電池的正極，發(fā)生還原反應(yīng)，注意電解質(zhì)溶液是硫酸；A是Pb，其離子能夠與硫酸根反應(yīng)生成沉淀；據(jù)電池反應(yīng)式計(jì)算；
（3）氫氧燃料電池中，氫氣在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，堿性環(huán)境中生成水，氫氧燃料電池反應(yīng)生成水，導(dǎo)致電解質(zhì)溶液濃度降低；
（4）甲烷燃料電池在酸性環(huán)境中負(fù)極生成二氧化碳，原電池中陰離子移向負(fù)極；
（5）Fe³⁺有強(qiáng)氧化性，能把金屬銅氧化成銅離子；根據(jù)電池反應(yīng)式設(shè)計(jì)原電池，Cu失電子作負(fù)極，F(xiàn)e³⁺在正極上得電子生成Fe²⁺；

解答： 解：（1）將鋁片和銅片用導(dǎo)線相連，一組插入濃硝酸中，鋁鈍化，所以Cu失電子作負(fù)極，一組插入燒堿溶液中，Cu與氫氧化鈉不反應(yīng)，Al失電子作負(fù)極，
堿性條件下，Al失電子生成偏鋁酸根離子，其電極反應(yīng)為：Al+4OH^--3e^-=AlO₂^-+2H₂O；
故答案為：B；Al+4OH^--3e^-=AlO₂^-+2H₂O；
（2）B為PbO₂，是原電池的正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電解質(zhì)溶液是硫酸，鉛離子能夠與硫酸根離子生成沉淀，電極反應(yīng)式為：PbO₂+SO₄^2-+4H⁺+2e^-=PbSO₄+2H₂O；
A極Pb失電子生成鉛離子能夠與硫酸根反應(yīng)生成沉淀，導(dǎo)致質(zhì)量增大；據(jù)電池反應(yīng)式可知，每有2mol硫酸反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子2mol，則0.1mol硫酸反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子數(shù)目為0.1N_A，
故答案為：PbO₂+SO₄^2-+4H⁺+2e^-=PbSO₄+2H₂O；增重；0.1N_A；
（3）氫氧燃料電池中，氫氣在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，堿性環(huán)境中生成水，A為負(fù)極，負(fù)極的電極反應(yīng)式為：H₂+2OH^--2e^-=2H₂O，因?yàn)樯�成水，�?dǎo)致電解質(zhì)溶液的濃度減小，所以KOH溶液的進(jìn)行減弱，
故答案為：H₂+2OH^--2e^-=2H₂O；減弱；
（4）甲烷燃料電池在酸性環(huán)境中反應(yīng)，A為負(fù)極，甲烷在A極反應(yīng)生成二氧化碳，電極反應(yīng)式為：CH₄-8e^-+2H₂O═CO₂+8H⁺，原電池中陰離子影響負(fù)極，故答案為：CH₄-8e^-+2H₂O═CO₂+8H⁺；負(fù)極；
（5）Fe³⁺有強(qiáng)氧化性，能把金屬銅氧化成銅離子，自身被還原成 Fe²⁺，反應(yīng)方程式為2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，設(shè)計(jì)成原電池時(shí)，Cu在負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上三價(jià)鐵離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，其正極上的電極反應(yīng)式為2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺，
故答案為：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；Cu；2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺；

點(diǎn)評(píng)：本題考查了原電池正負(fù)極判斷、電極反應(yīng)式書寫、燃料電池以及原電池的設(shè)計(jì)，題目難度中等．