Question

【题目】原电池可将化学能转化为电能．设计两种类型的原电池，探究其能量转化效率．限选材料：ZnSO4（aq），CuSO4（aq）；铜片，锌片和导线．
（1）①完成原电池甲的装置示意图（如图），并作相应标注．要求：在同一烧杯中，电极与溶液含相同的金属元素．
②以铜片为电极之一，CuSO4（aq）为电解质溶液，只在一个烧杯中组装原电池乙，工作一段时间后，可观察到负极 ．
③甲乙两种原电池中可更有效地将化学能转化为电能的是 ， 其原因是 ．
④盐桥中向CuSO4溶液中迁移的离子是（填序号）
A．K+ B．NO3﹣ C．Ag+ D．SO42﹣
（2）电解原理在化学工业中有着广泛的应用．现将你设计的原电池通过导线与图2中电解池相连，其中，a为电解液，X和Y是两块电极板，则： ①若X和Y均为惰性电极，a为CuSO4溶液，则电解时的化学反应方程式为 ． 通过一段时间后，向所得溶液中加入0.2molCuO粉末，恰好恢复电解前的浓度和pH，则电解过程中转移的电子的物质的量为 ．
②若X、Y分别为铁和铜，a仍为CuSO4溶液，则Y极的电极反应式为 ．

Answer 1

【答案】
（1） ；电极逐渐溶解；甲；在甲装置中,负极不和Cu2+接触,避免了Cu2+直接与负极发生反应而使化学能转化为热能； A
（2）2CuSO4+2H2O 2Cu+O2↑+2H2SO4；0.4mol； Cu﹣2e﹣=Cu2+
【解析】解：（1）①在同一烧杯中，电极与溶液含相同的金属元素，如图示设计原电池，锌做负极，铜做正极，原电池的甲装置示意图为： ，所以答案是： ；

②以铜片为电极之一，CuSO4（aq）为电解质溶液，只在一个烧杯中组装原电池乙，依据原电池反应的原理，需要选用比铜活泼的锌做负极，下层原电池，负极发生氧化反应，Zn﹣2e﹣=Zn2+，锌溶解，所以答案是：电极逐渐溶解；

③甲乙两种原电池中可更有效地将化学能转化为电能的是甲，因为甲可以保持电流稳定，化学能基本都转化为电能．而乙中的活泼金属还可以与CuSO4溶液发生置换反应，部分能量转化为热能，

所以答案是：甲；甲可以保持电流稳定，化学能基本都转化为电能．而乙中的活泼金属还可以与CuSO4溶液发生置换反应，部分能量转化为热能；

④盐桥中阳离子向正极迁移，阴离子向负极迁移，所以盐桥中向CuSO4溶液中迁移的离子是钾离子，故选A；（2）①电解硫酸铜溶液时，阳极上生成氧气，阴极上生成铜，同时溶液中生成硫酸，所以，阳极电极反应为：4OH﹣﹣4e﹣=H2O+O2↑，电池反应式为：2CuSO4+2H2O 2Cu+O2↑+2H2SO4，根据铜原子守恒知，氧化铜和铜的比是1：1，所以0.2molCuO能生成0.2mol铜，转移电子的物质的量=0.2mol×2=0.4mol，

所以答案是：2CuSO4+2H2O 2Cu+O2↑+2H2SO4；0.4mol；

②若X、Y依次为铁和铜，a仍为CuSO4溶液，判断X阴极，Y为阳极，阳极铜失电子生成铜离子，Y极电极反应为Cu﹣2e﹣=Cu2+，

所以答案是：Cu﹣2e﹣=Cu2+．