Question

如图所示装置组成一种原电池．试回答下列问题：
（1）若烧杯中溶液为稀硫酸，则观察到的现象为

 

，两极反应式为：正极

 

；负极

 

．该装置将

 

能转化为

 

能．
（2）若烧杯中溶液为氢氧化钠溶液，则负极为

 

，总反应方程为

 

（3）原电池原理的应用之一是可以设计原电池．请利用反应“Cu+2Fe³⁺=2Fe²⁺+Cu²⁺”设制一个原电池（正极材料用碳棒）则该电池的负极材料是

 

，若导线上转移电子1.5mol，则溶解铜的质量是

 

g．另外的重要应用是实验室在用锌与稀硫酸反应制备氢气时，可向溶液中滴加少量硫酸铜溶液，其作用是：

 

．

Answer 1

考点：原电池和电解池的工作原理

专题：

分析：（1）金属镁和铝为电极材料，电解质溶液为稀H₂SO₄时，可形成原电池，金属镁较铝活泼，做原电池的负极，铝做原电池的正极；
（2）金属镁和铝为电极材料，电解质溶液为稀NaOH时，由于金属铝能与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠溶液和氢气，所以铝为负极，镁为正极，总反应为：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑；
（3）根据电池反应式知，Cu易失电子作负极、石墨作正极，电解质为可溶性的铁盐，负极上Cu失电子发生氧化反应，正极上铁离子得电子发生还原反应，根据铜和转移电子之间的关系式计算，作原电池负极的金属加速被腐蚀．

解答： 解：（1）金属镁和铝为电极材料，电解质溶液为稀H₂SO₄时，可形成原电池，将化学能转变为电能，金属镁较铝活泼，做原电池的负极，铝做原电池的正极，负极反应为Mg-2e^-=Mg²⁺，正极反应为2H⁺+2e^-=H₂↑，观察到的现象为镁逐渐溶解，铝上有气泡冒出，电流表指针发生偏转；
故答案为：镁逐渐溶解，铝上有气泡冒出，电流表指针发生偏转；2H⁺+2e^-=H₂↑；Mg-2e^-=Mg²⁺；化学；电；
（2）金属镁和铝为电极材料，电解质溶液为稀NaOH时，由于金属铝能与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠溶液和氢气，所以铝为负极，镁为正极，负极反应为2Al-6e^-+8OH^-=2AlO₂^-+4H₂O，正极反应为6H₂O+6e^-=3H₂+6OH^-，总反应为：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，
故答案为：铝；2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑；
（3）根据电池反应式知，Cu元素化合价由0价变为+2价、Fe元素化合价由+3价变为+2价，所以Cu作负极、石墨作正极，电解质为可溶性的铁盐，负极上Cu失电子发生氧化反应，电极反应式为Cu-2e-=Cu²⁺，正极上铁离子得电子发生还原反应，电极反应式为Fe³⁺+e^-=Fe²⁺；
根据Cu-2e-=Cu²⁺知，导线上转移电子1.5mol，则溶解m（Cu）=

1.5mol

2

=48g，
Zn和铜离子发生置换反应生成Cu，Zn、Cu和硫酸构成原电池，Zn易失电子作负极、Cu作正极，从而加速Zn的腐蚀，
故答案为：Cu；48；形成了Zn-Cu原电池，加快了化学反应的速率．

点评：本题考查了原电池原理，明确原电池正负极的判断方法是解本题关键，知道原电池设计方法，注意：不能根据金属的活泼性强弱判断正负极，要根据失电子难易程度判断正负极，为易错点．