Question

【題目】Ⅰ．有甲、乙兩位同學(xué)均想利用原電池反應(yīng)檢測金屬的活動(dòng)性順序,兩人均用鎂片和鋁片作電極,但甲同學(xué)將電極放入6 mol·L-1的H2SO4溶液中,乙同學(xué)將電極放入6 mol·L-1的NaOH溶液中,如圖所示。

(1)寫出甲中正極的電極反應(yīng)式:____。

(2)乙中負(fù)極為__,總反應(yīng)的離子方程式:___。

(3)由此實(shí)驗(yàn)得出的下列結(jié)論中,正確的有____。

A.利用原電池反應(yīng)判斷金屬活動(dòng)性順序時(shí)應(yīng)注意選擇合適的介質(zhì)

B.鎂的金屬性不一定比鋁的金屬性強(qiáng)

C.該實(shí)驗(yàn)說明金屬活動(dòng)性順序表已過時(shí),沒有實(shí)用價(jià)值了

D.該實(shí)驗(yàn)說明化學(xué)研究對象復(fù)雜、反應(yīng)受條件影響較大,因此應(yīng)具體問題具體分析

Ⅱ．化學(xué)電池在通信、交通及日常生活中有著廣泛的應(yīng)用。目前常用的鎳鎘(NiCd)電池,其電池總反應(yīng)可以表示為:Cd+2NiO(OH)+2H2O2Ni(OH)2+Cd(OH)2已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均難溶于水但能溶于酸,以下說法正確的是____(填字母序號)。

①放電時(shí)Cd作正極　 ②放電時(shí)Ni元素被還原　

③充電時(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?/span> ④放電時(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?/span>

Ⅲ.氫氣和氧氣可形成氫氧燃料電池。通常氫氧燃料電池有酸式(當(dāng)電解質(zhì)溶液為硫酸時(shí))和堿式(當(dāng)電解質(zhì)溶液為NaOH(aq)或KOH(aq)時(shí))兩種。試回答下列問題:

(1)酸式電池的電極反應(yīng):正極_____;

(2)堿式電池的電極反應(yīng):負(fù)極_______。

Answer 1

【答案】2H++2e-H2↑ Al 2Al+2OH-+2H2O2AlO2-+3H2↑ AD ②④ O2+4e-+4H+2H2O 2H2-4e-+4OH-4H2O

【解析】

Ⅰ．甲中鎂易失電子作負(fù)極、Al作正極，負(fù)極上鎂發(fā)生氧化反應(yīng)、正極上氫離子發(fā)生還原反應(yīng)；乙池中鋁易失電子作負(fù)極，負(fù)極上鋁失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，鎂作正極，正極發(fā)生還原反應(yīng)，通過對比甲乙實(shí)驗(yàn)可知，電解質(zhì)溶液的酸堿性可能影響電極反應(yīng)式，電池的正負(fù)極判斷除了與金屬活動(dòng)性順序有關(guān)，還與電解質(zhì)有關(guān)，據(jù)此分析作答；

Ⅱ．根據(jù)總反應(yīng)式結(jié)合原電池與電解池的工作原理作答；

Ⅲ. 正極上，O2得電子變?yōu)?/span>O2－，溶液中O2－不能單獨(dú)存在，酸性條件下與H＋結(jié)合生成H2O，堿性條件下與H2O分子結(jié)合生成OH－；負(fù)極上，酸性條件下H2失電子變?yōu)?/span>H＋，H＋進(jìn)入電解質(zhì)溶液；堿性條件下H＋不能大量存在，與OH－結(jié)合生成水。兩種環(huán)境下電池總反應(yīng)均是H2和O2生成水的反應(yīng)。

Ⅰ．根據(jù)原電池原理可知，甲中總反應(yīng)是鎂與稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鎂與氫氣，鎂作負(fù)極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，正極上氫離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)式為：2H++2e-＝H2↑；

（2）乙中鋁與氫氧化鈉和水發(fā)生氧化還原反應(yīng)，因此鋁作該電池的負(fù)極，總的離子反應(yīng)方程式為：2Al+2OH-+2H2O＝2AlO2-+3H2↑，故答案為：Al；2Al+2OH-+2H2O＝2AlO2-+3H2↑；

（3）

A. 利用原電池反應(yīng)判斷金屬活動(dòng)性順序時(shí)應(yīng)注意選擇合適的介質(zhì)，如酸性條件下活潑金屬做負(fù)極，而堿性條件下就不一定，A項(xiàng)正確；

B. 鎂的金屬性比鋁的金屬性強(qiáng)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；

C.該實(shí)驗(yàn)說明金屬活動(dòng)性順序表主要指的是酸性條件下金屬的還原性，C項(xiàng)錯(cuò)誤；

D.該實(shí)驗(yàn)說明化學(xué)研究對象復(fù)雜、反應(yīng)受條件影響較大，因此應(yīng)具體問題具體分析，D項(xiàng)正確；

答案選AD；

Ⅱ．電池總反應(yīng)可以表示為:Cd+2NiO(OH)+2H2O2Ni(OH)2+Cd(OH)2，則，

①放電時(shí)，Cd轉(zhuǎn)化為Cd(OH)2，元素化合價(jià)升高，發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，作原電池的負(fù)極，①項(xiàng)錯(cuò)誤；

②放電時(shí)，Ni元素從+3價(jià)降低到+2價(jià)，元素被還原，②項(xiàng)正確；

③充電過程利用的是電解池的工作原理，是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，③項(xiàng)錯(cuò)誤；

④放電過程利用的是原電池的工作原理，是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽�④�?xiàng)正確；

綜上所述，②④項(xiàng)正確，答案為：②④；

Ⅲ. 根據(jù)上述分析可知，

(1)酸式電池正極上O2得電子轉(zhuǎn)化為H2O，其電極反應(yīng)式為：O2+4e-+4H+＝2H2O；

(2)堿式電池負(fù)極氫氣失電子轉(zhuǎn)化為水，其電極反應(yīng)式為：2H2-4e-+4OH-＝4H2O。