Question

能量之間可相互轉化：電解食鹽水制備Cl2是將電能轉化為化學能，而原電池可將化學能轉化為電能。設計兩種類型的原電池，探究其能量轉化效率。限選材料：ZnSO4(aq)，FeSO4(aq)，CuSO4(aq)；銅片，鐵片，鋅片和導線。

①完成原電池甲的裝置示意圖(見上圖)，并作相應標注，要求：在同一燒杯中，電極與溶液含相同的金屬元素。

②以銅片為電極之一，CuSO4(aq)為電解質溶液，只在一個燒杯中組裝原電池乙，工作一段時間后，可觀察到負極__________。

③甲乙兩種原電池可更有效地將化學能轉化為電能的是________，其原因是_____________。

④根據犧牲陽極的陰極保護法原理，為減緩電解質溶液中鐵片的腐蝕，在上述的材料中應選__________作陽極。

(2)[2013·北京理綜，26(4)]通過NOx傳感器可監(jiān)測NOx的含量，其工作原理示意圖如下：

①Pt電極上發(fā)生的是________反應(填“氧化”或“還原”)

②寫出NiO電極的電極反應式：____________________________。

Answer 1

答案　(1)①(或其他合理答案)

②電極逐漸溶解，表面有紅色固體析出

③甲　在甲裝置中，負極不和Cu2＋接觸，避免了Cu2＋直接與負極發(fā)生反應而使化學能轉化為熱能

④鋅片

(2)①還原　②NO＋O2－－2e－===NO2

解析　(1)①根據題給條件和原電池的構成條件可得：

a．若用Zn、Cu、CuSO4(aq)、ZnSO4(aq)組成原電池，Zn作負極，Cu作正極，Zn插入到ZnSO4(aq)中，Cu插入到CuSO4(aq)中。

b．若用Fe、Cu、FeSO4(aq)、CuSO4(aq)組成原電池，Fe作負極，Cu作正極，Fe插入到FeSO4(aq)中，Cu插入到CuSO4(aq)中。

c．注意，畫圖時要注意電極名稱，電極材料，電解質溶液名稱(或化學式)，并形成閉合回路。

②由于金屬活動性Zn＞Fe＞Cu，鋅片或鐵片作負極，由于Zn或Fe直接與CuSO4溶液接觸，工作一段時間后，負極逐漸溶解，表面有紅色固體析出。

③帶有鹽橋的甲原電池中負極沒有和CuSO4溶液直接接觸，二者不會直接發(fā)生置換反應，化學能不會轉化為熱能，而是幾乎全部轉化為電能；而原電池乙中的負極與CuSO4溶液直接接觸，兩者會發(fā)生置換反應，部分化學能轉化為熱能，化學能不可能全部轉化為電能。

④由犧牲陽極的陰極保護法可得，鐵片作正極(陰極)時被保護，作負極(陽極)時被腐蝕，所以應選擇比鐵片更活潑的鋅作負極(陽極)才能有效地保護鐵不被腐蝕。

(2)由圖示可知原電池發(fā)生反應為2NO＋O2===2NO2，NO為還原劑，O2為氧化劑，O2在Pt電極得電子發(fā)生還原反應：O2＋4e－===2O2－。NO在NiO電極上失電子發(fā)生氧化反應：NO＋O2－－2e－===NO2。