Question

I、某化学活动小组利用如下甲装置对原电池进行研究，请回答下列问题：（其中盐桥为含有饱和KCl溶液的琼脂）

（1）在甲图装置中，当电流计中指针发生偏转时，盐桥中的离子移动方向为：K⁺移向

 

烧杯，（填“A”或“B”），
（2）锌电极为电池的

 

极，发生的电极反应式为

 

；铜电极上发生的电极反应式为

 

；
Ⅱ、该小组同学提出设想：如果将实验中的盐桥换为导线（铜制），电流表是否也发生偏转呢？带着疑问，该小组利用图乙装置进行了实验，发现电流计指针同样发生偏转．回答下列问题：
（3）对于实验中产生电流的原因，该小组进了深入探讨，后经老师提醒注意到使用的是铜导线，烧杯A实际为原电池，B成了用电器．对于图乙烧杯A实际是原电池的问题上，该小组成员发生了很大分歧：
①一部分同学认为是由于ZnSO₄溶液水解显酸性，此时原电池实际是由Zn、Cu做电极，H₂SO₄溶液作为电解质溶液而构成的原电池．如果这个观点正确，那么原电池的电极反应式为：正极：

 

②另一部分同学认为是溶液酸性较弱，由于溶解在溶液中的氧气的作用，使得Zn、Cu之间形成原电池．如果这个观点正确，那么原电池的电极反应式为：正极：

 

（4）若第（3）问中②观点正确，则可以利用此原理设计电池为在偏远海岛工作的灯塔供电．其具体装置为以金属铝和石墨为电极，以海水为电解质溶液，最终铝变成氢氧化铝．请写出该电池工作时总反应的化学方程式

 

．

Answer 1

考点：探究原电池及其工作原理

专题：实验设计题,电化学专题

分析：I、（1）在甲图装置中，Zn易失电子作负极、Cu作正极，当电流计中指针发生偏转时，盐桥中钾离子向正极移动；
（2）锌为负极，负极上锌失电子发生氧化反应，正极上铜离子得电子发生还原反应；
Ⅱ、（3）①正极上氢离子放电生成氢气；
②正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子；
（4）以金属铝和石墨为电极，以海水为电解质溶液，最终铝变成氢氧化铝，则负极上Al放电生成铝离子，正极上生成氢氧根离子，铝离子和氢氧根离子反应生成Al（OH）₃．

解答： 解：I、（1）在甲图装置中，Zn易失电子作负极、Cu作正极，当电流计中指针发生偏转时，盐桥中钾离子向正极移动，所以钾离子向硫酸铜溶液移动，即向B烧杯移动，故选B；
（2）锌为负极，负极上锌失电子发生氧化反应，电极反应式为Zn-2e^-=Zn ²⁺，Cu为正极，正极上铜离子得电子发生还原反应，电极反应为Cu²⁺+2e^-=Cu，故答案为：负；Zn-2e^-=Zn ²⁺；Cu²⁺+2e^-=Cu；
Ⅱ、（3）①正极上氢离子放电生成氢气，电极反应式为2H⁺+2e^-=H₂↑，故答案为：2H⁺+2e^-=H₂↑；
②正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，电极反应式为O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，故答案为：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；
（4）以金属铝和石墨为电极，以海水为电解质溶液，最终铝变成氢氧化铝，则负极上Al放电生成铝离子，正极上生成氢氧根离子，铝离子和氢氧根离子反应生成Al（OH）₃，所以电池反应式为4Al+3O₂+6H₂O=4Al（OH）₃，
故答案为：4Al+3O₂+6H₂O=4Al（OH）₃．

点评：本题考查了原电池原理，根据失电子难易程度确定正负极，再结合电解质溶液中离子移动方向分析解答，难点是电极反应式书写，题目难度中等．