Question

3．据图回答下列问题：
Ⅰ、（1）若烧杯中溶液为稀硫酸，则观察到的现象是Mg逐渐溶解，Al片上有气泡冒出，指针偏转负极反应式为：Mg-2e^-=Mg²⁺．
（2）若烧杯中溶液为氢氧化钠溶液，则负极为Al（填Mg或Al），总反应化学方程式为2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑．
Ⅱ、由Al、Cu、浓硝酸组成原电池，其正极的电极反应式为NO₃^-+e^-+2H⁺=NO₂↑+H₂O
Ⅲ、中国科学院长春应用化学研究所在甲醇燃料电池技术方面获得新突破，组装出了自呼吸电池及主动式电堆．
甲醇（CH₃OH）燃料电池的工作原理如图所示．
①该电池工作时，b口通入的物质为CH₃OH，c口通入的物质为O₂．
②该电池正极的电极反应式为：O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O．

Answer 1

分析 I、（1）镁比铝活泼，若烧杯中溶液为稀硫酸，镁为负极，铝为正极；
（2）铝和与氢氧化钠溶液反应，若烧杯中溶液为氢氧化钠溶液，铝为负极，镁为正极；
Ⅱ、Al遇浓硝酸发生钝化，Cu与浓硝酸发生氧化还原反应，则Cu失电子作负极，Al作正极，据此分析；
Ⅲ、①根据氢离子移动方向知，右侧电极为正极，左侧电极为负极，负极上通入燃料；
②负极上燃料失电子发生氧化反应，正极上氧化剂得电子发生还原反应．

解答 解：I、（1）镁比铝活泼，若烧杯中溶液为稀硫酸，形成原电池反应，镁为负极，铝为正极，负极发生Mg-2e^-=Mg²⁺，可观察到Mg逐渐溶解，Al片上有气泡冒出，指针偏，
故答案为：Mg逐渐溶解，Al片上有气泡冒出，指针偏转；Mg-2e^-=Mg²⁺；
（2）铝和与氢氧化钠溶液反应，若烧杯中溶液为氢氧化钠溶液，铝为负极，镁为正极，负极生成NaAlO₂，正极生成氢气，反应的总方程式为2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，
故答案为：Al；2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑；
Ⅱ、Al遇浓硝酸发生钝化，Cu与浓硝酸发生氧化还原反应，则Cu失电子作负极，Al作正极，正极上硝酸根离子得电子生成二氧化氮，则正极上的电极反应为NO₃^-+e^-+2H⁺=NO₂↑+H₂O；
故答案为：NO₃^-+e^-+2H⁺=NO₂↑+H₂O；
Ⅲ、①据氢离子移动方向知，右侧电极为正极，c口通氧气，左侧电极为负极，b口为负极上通入燃料甲醇，故答案为：CH₃OH；O₂；
②正极上氧气得电子和氢离子反应生成水，电极反应式为：O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O，负极上甲醇失电子和水反应生成二氧化碳和氢离子，电极反应式为2CH₃OH-12e^-+2H₂O=2CO₂↑+12H⁺，故答案为：O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O．

点评 本题综合考查原电池知识，为高频考点，侧重于学生的分析能力的考查，注意把握铝与氢氧化钠反应的特点，为解答该题的关键，注意相关基础知识的积累，侧重于正负极的判断和电极方程式的书写，题目难度不大．