Question

如图为原电池装置示意图：

(1)将铝片和铜片用导线相连，一组插入浓硝酸中，一组插入烧碱溶液中，分别形成了原电池，在这两个原电池中，负极分别为______。

A．铝片、铜片   B．铜片、铝片    C．铝片、铝片    D．铜片、铜片

写出插入烧碱溶液中形成原电池的负极反应式_________。

(2)若A为Pb，B为PbO₂，电解质为硫酸溶液，写出B电极反应式：_________；该电池在工作时，A电极的质量将______（填“增重”或“减轻”或“不变”）。若消耗0.1moLH₂SO₄时，则转移电子数目为______。

(3)若A、B均为铂片，电解质为KOH溶液，分别从A、B两极通入H₂和O₂，该电池即为氢氧燃烧电池，写出A电极反应式：_________；该电池在工作一段时间后，溶液的碱性将______（填“增强”或“减弱”或“不变”）。

(4)若A、B均为铂片，电解质为硫酸溶液，分别从A、B两极通入CH₄和O₂，该电池即为甲烷燃烧电池，写出A电极反应式：_________；电池工作时阴离子定向移动到______极（填“正”或“负”）。

(5)铁、铜、铝是生活中使用广泛的金属，FeCl₃溶液常用于腐蚀印刷电路铜板，其反应过程的离子方程式为_________，若将此反应设计成原电池，则负极所用电极材料为______，正极反应式为_________。

Answer

B Al+4OH--3e-=+2H2O PbO2++4H++2e-=PbSO4+2H2O 增重 0.1NA H2+2OH--2e-=2H2O 减弱 CH4-8e-+2H2O═CO2+8H+ 负 2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+ Cu 2Fe3++2e-=2Fe2+

【解析】

两个活动性不同的电极，用导线连接，与电解质溶液接触，并且至少有一个电极材料能与电解质发生氧化还原反应(燃料电池除外)，才可形成原电池。若两个电极材料都能与电解质发生持续的氧化还原反应，则相对活泼的电极为负极，若只有一个电极材料能与电解质发生氧化还原反应，则此电极为负极。

(1)插入浓硝酸中的一组，由于铝片会发生钝化，与浓硝酸的反应不能持续进行，而铜片能与浓硝酸在常温下持续反应，所以铜片为负极；插入烧碱溶液中的一组，只有铝片能与烧碱溶液发生反应，所以铝片为负极，因此，在这两个原电池中，负极分别为铜片、铝片，故选B。插入烧碱溶液中，形成原电池的负极为铝片，失电子产物与OH-发生反应，最终生成和水，电极反应式为Al+4OH--3e-=+2H2O。答案为：B；Al+4OH--3e-=+2H2O；

(2)若A为Pb，B为PbO2，电解质为硫酸溶液，则Pb为负极，PbO2为正极，B电极中，PbO2得电子产物与、H+反应生成PbSO4和H2O，电极反应式为：PbO2++4H++2e-=PbSO4+2H2O；该电池在工作时，A电极中的Pb失电子产物与反应生成PbSO4，A极质量将增重；总反应式为Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，若消耗0.1moLH2SO4时，则转移电子数目为0.1NA。答案为：增重；0.1NA；

(3)若A、B均为铂片，电解质为KOH溶液，分别从A、B两极通入H2和O2，该电池即为氢氧燃烧电池，A电极为负极，B电极为正极，在A电极，H2失电子产物与OH-反应生成H2O，电极反应式为：H2+2OH--2e-=2H2O；B电极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-，总反应为：2H2+O2=2H2O，该电池在工作一段时间后，虽然n(OH-)不变，但溶液体积增大，c(OH-)减小，所以溶液的碱性将减弱。答案为：H2+2OH--2e-=2H2O；减弱；

(4)若A、B均为铂片，电解质为硫酸溶液，分别从A、B两极通入CH4和O2，该电池即为甲烷燃料电池，A电极为负极，CH4失电子产物与水反应生成CO2和H+，A电极反应式为：CH4-8e-+2H2O═CO2+8H+；电池工作时阴离子定向移动负极。答案为：CH4-8e-+2H2O═CO2+8H+；负；

(5)FeCl3溶液常用于腐蚀印刷电路铜板时，Fe3+与Cu发生反应生成Fe2+和Cu2+，其反应过程的离子方程式为2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+，若将此反应设计成原电池，负极失电子，则所用电极材料为Cu，正极Fe3+得电子生成Fe2+，电极反应式为2Fe3++2e-=2Fe2+。答案为：2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+；Cu；2Fe3++2e-=2Fe2+。