Question

【題目】某高二化學(xué)興趣小組為了探究鋁電極在原電池中的作用，設(shè)計(jì)并進(jìn)行了以下一系列實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄如下：

編號(hào)	電極材料	電解質(zhì)溶液	電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)方向
1	Mg、Al	稀鹽酸	偏向Al
2	Al、Cu	稀鹽酸	偏向Cu
3	Al、C(石墨)	稀鹽酸	偏向石墨
4	Mg、Al	氫氧化鈉溶液	偏向Mg
5	Al、Zn	濃硝酸	偏向Al

根據(jù)表中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象回答下列問(wèn)題：

（1）實(shí)驗(yàn)1、2中Al所作的電極(正極或負(fù)極)是否相同____(填“是”或“否”)。

（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)3完成下列填空：

①鋁為____極，電極反應(yīng)式：______。

②石墨為_____極，電極反應(yīng)式：_____。

③電池總反應(yīng)方程式：_____。

（3）實(shí)驗(yàn)4中鋁作負(fù)極還是正極____，理由是___。寫(xiě)出鋁電極的電極反應(yīng)式____。

（4）解釋實(shí)驗(yàn)5中電流計(jì)指針偏向鋁的原因：_____。

（5）根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)出影響鋁在原電池中作正極或負(fù)極的因素：_____。

Answer 1

【答案】否 負(fù) Al－3e－=Al3＋ 正 2H＋＋2e－=H2↑ 2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑ 負(fù)極 Mg不與NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)，而Al與NaOH溶液反應(yīng) Al－3e－＋4OH－=AlO2-＋2H2O Al遇濃硝酸發(fā)生鈍化，Zn能與濃硝酸的氧化還原反應(yīng) 自發(fā)的氧化還原反應(yīng)中金屬鋁是否參與反應(yīng)，金屬鋁參加反應(yīng)做負(fù)極，反之作正極

【解析】

一般情況下，較活潑的金屬作原電池的負(fù)極，根據(jù)實(shí)驗(yàn)1、2的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知實(shí)驗(yàn)中Al作正極，實(shí)驗(yàn)2中Al作負(fù)極；實(shí)驗(yàn)4中電解質(zhì)溶液為NaOH溶液，能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的Al作負(fù)極，不能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的Mg做正極；實(shí)驗(yàn)5中電解質(zhì)溶液為濃硝酸，由于Al在濃硝酸中發(fā)生鈍化作正極，與濃硝酸反應(yīng)的Zn作負(fù)極。

（1）金屬與酸構(gòu)成的原電池中，活潑金屬作負(fù)極，實(shí)驗(yàn)1中Mg的活潑性大于Al，所以Al作正極，實(shí)驗(yàn)2中Al的活潑性大于Cu，Al作負(fù)極，則實(shí)驗(yàn)1、2中Al所作的電極不相同，故答案為：否；

（2）實(shí)驗(yàn)3中能與鹽酸反應(yīng)的Al為負(fù)極，不與鹽酸反應(yīng)的石墨為正極。

①能與鹽酸反應(yīng)的Al為負(fù)極，Al失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成鋁離子，電極反應(yīng)式為Al-3e-═Al3+，故答案為：Al-3e-═Al3+；

②不與鹽酸反應(yīng)的石墨為正極，溶液中氫離子在正極得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣，電極反應(yīng)式為H++2e-═H2↑，故答案為：H++2e-═H2↑；

③由正負(fù)極電極反應(yīng)式可知，電池的反應(yīng)原理為鋁與鹽酸發(fā)生置換反應(yīng)生成氯化鋁和氫氣，則總反應(yīng)方程式為2Al+6HCl═2AlCl3+3H2↑，故答案為：2Al+6HCl═2AlCl3+3H2↑；

（3）實(shí)驗(yàn)4中Mg不與NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)，而鋁能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，則能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的Al作負(fù)極，電極反應(yīng)式為：Al-3e-+4OH-═AlO2-+2H2O，故答案為：負(fù)；Mg不與NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)，而Al與NaOH溶液反應(yīng)；Al-3e-+4OH-═AlO2-+2H2O；

（4）實(shí)驗(yàn)5中Al遇濃硝酸發(fā)生鈍化，Zn能與濃硝酸的氧化還原反應(yīng)，則Al在濃硝酸中發(fā)生鈍化作正極，與濃硝酸反應(yīng)的Zn作負(fù)極，故答案為：Al遇濃硝酸發(fā)生鈍化，Zn能與濃硝酸的氧化還原反應(yīng)；

（5）在原電池中金屬鋁作正極還是作負(fù)極，一定要看自發(fā)的氧化還原反應(yīng)中金屬鋁是否參與反應(yīng)，金屬鋁若參加反應(yīng)，失電子發(fā)生氧化反應(yīng)作負(fù)極，若不能參與反應(yīng)，金屬鋁作正極，參與反應(yīng)的金屬作負(fù)極，故答案為：自發(fā)的氧化還原反應(yīng)中金屬鋁是否參與反應(yīng)，金屬鋁參加反應(yīng)作負(fù)極，反之作正極。