Question

【題目】原電池的發明是化學對人類的一項重大貢獻。

（1）一種新型燃料電池，它以多孔鉑板為兩個電極插入稀硫酸中，然后分別向兩極通入氫氣和氧氣而獲得電能。通入氫氣的電極反應式為________________________。放電一段時間后，負極附近溶液的pH________（填“升高”“降低”或“不變”）。

（2）電子工業上常利用FeCl3溶液腐蝕銅板制作印刷電路，其反應的化學方程式為________________________。請把該反應設計成一個原電池，在方框內面出原電池裝置圖（要求：標明電極材料和電解質溶液）。_______

（3）常溫下，將除去表面氧化膜的鋁片、銅片插入濃HNO3中組成原電池裝置如圖甲所示，測得原電池的電流強度（I）隨時間（t）的變化如圖乙所示，反應過程中有紅棕色氣體產生。

t1s前，原電池的負極是鋁片，正極的電極反應式為____________，溶液中的H＋向________（填“正”或“負”）極移動。t1s后，外電路中電子流動方向發生改變，其原因是________________________。

Answer 1

【答案】 H2－2e－＝2H＋ 降低 Cu＋2FeCl3＝CuCl2＋2FeCl2 （需注明電解質溶液和電極名稱，且構成閉合回路。） 2H＋＋NO3－＋e－＝NO2↑＋H2O 正 Al在濃硝酸中鈍化，形成的氧化膜阻止了Al的進一步反應，此時Cu變成了負極

【解析】（1）由題意知，該燃料電池中，通入氫氣的電極是負極，通入氧氣的電極是正極，電解質是硫酸，所以通入氫氣的電極反應式為H2－2e－＝2H＋。放電一段時間后，負極附近的氫離子濃度變大，溶液的pH降低。

（2）電子工業上常利用FeCl3溶液腐蝕銅板制作印刷電路，其反應的化學方程式為Cu＋2FeCl3＝CuCl2＋2FeCl2。把該反應設計成一個原電池，還原劑銅必須做負極，正極要用沒有銅活潑的材料，電解質溶液一定是氯化鐵溶液，原電池裝置圖如下：

（3）由圖像可知，在t1s前后，電路中的電流方向是相反的，所以t1s前，因為鋁比銅活潑，原電池的負極是鋁片，鋁發生氧化反應生成氧化鋁，正極為銅，正極上硝酸根被還原為二氧化氮，正極的電極反應式為2H＋＋NO3－＋e－＝NO2↑＋H2O，溶液中的H＋向正極移動。當鋁表面被全部氧化生成致密的氧化膜后，鋁電極不如銅活潑，所以t1s后，，外電路中電子流動方向發生改變，其原因是Al在濃硝酸中鈍化，形成的氧化膜阻止了Al的進一步反應，此時Cu變成了負極。