Question

【題目】Ⅰ．有甲、乙兩位同學均想利用原電池反應檢測金屬的活動性順序,兩人均用鎂片和鋁片作電極,但甲同學將電極放入6 mol·L-1的H2SO4溶液中,乙同學將電極放入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式:____。

(2)乙中負極為__,總反應的離子方程式:___。

(3)由此實驗得出的下列結論中,正確的有____。

A.利用原電池反應判斷金屬活動性順序時應注意選擇合適的介質

B.鎂的金屬性不一定比鋁的金屬性強

C.該實驗說明金屬活動性順序表已過時,沒有實用價值了

D.該實驗說明化學研究對象復雜、反應受條件影響較大,因此應具體問題具體分析

Ⅱ．化學電池在通信、交通及日常生活中有著廣泛的應用。目前常用的鎳鎘(NiCd)電池,其電池總反應可以表示為: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Cd作正極　 ②放電時Ni元素被還原　

③充電時化學能轉變為電能　 ④放電時化學能轉變為電能

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(當電解質溶液為硫酸時)和堿式(當電解質溶液為NaOH(aq)或KOH(aq)時)兩種。試回答下列問題:

(1)酸式電池的電極反應:正極_____;

(2)堿式電池的電極反應:負極_______。

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極、Al作正極，負極上鎂發生氧化反應、正極上氫離子發生還原反應；乙池中鋁易失電子作負極，負極上鋁失電子發生氧化反應，鎂作正極，正極發生還原反應，通過對比甲乙實驗可知，電解質溶液的酸堿性可能影響電極反應式，電池的正負極判斷除了與金屬活動性順序有關，還與電解質有關，據此分析作答；

Ⅱ．根據總反應式結合原電池與電解池的工作原理作答；

Ⅲ. 正極上，O2得電子變為O2－，溶液中O2－不能單獨存在，酸性條件下與H＋結合生成H2O，堿性條件下與H2O分子結合生成OH－；負極上，酸性條件下H2失電子變為H＋，H＋進入電解質溶液；堿性條件下H＋不能大量存在，與OH－結合生成水。兩種環境下電池總反應均是H2和O2生成水的反應。

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

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

（3）

A. 利用原電池反應判斷金屬活動性順序時應注意選擇合適的介質，如酸性條件下活潑金屬做負極，而堿性條件下就不一定，A項正確；

B. 鎂的金屬性比鋁的金屬性強，B項錯誤；

C.該實驗說明金屬活動性順序表主要指的是酸性條件下金屬的還原性，C項錯誤；

D.該實驗說明化學研究對象復雜、反應受條件影響較大，因此應具體問題具體分析，D項正確；

答案選AD；

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

①放電時，Cd轉化為Cd(OH)2，元素化合價升高，發生失電子的氧化反應，作原電池的負極，①項錯誤；

②放電時，Ni元素從+3價降低到+2價，元素被還原，②項正確；

③充電過程利用的是電解池的工作原理，是將電能轉化為化學能，③項錯誤；

④放電過程利用的是原電池的工作原理，是將化學能轉變為電能，④項正確；

綜上所述，②④項正確，答案為：②④；

Ⅲ. 根據上述分析可知，

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

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