Question

3．如圖甲是常見原電池裝置，電流表G發生偏轉：

（1）若兩個電極分別是Zn、Cu，電解質溶液是稀硫酸，正極的電極反應式為2H⁺+2e^-=H₂↑；如果把電解質溶液換成硫酸銅溶液，則正極的電極反應式為Cu²⁺+2e^-=Cu．
（2）若總反應是2FeCl₃+Fe═3FeCl₂，則可以做負極材料的是Fe，負極上發生的電極反應是Fe-2e^-=Fe²⁺．
（3）若電解質溶液是稀硫酸，Mg、Al兩種金屬做電極，則Mg電極的電極反應式為Mg-2e^-=Mg²⁺若電解質溶液換作稀氫氧化鈉溶液，Mg、Al兩金屬做電極，則Mg是正極（填“正極”或“負極”）．
（4）氫氧燃料電池是符合綠色化學理念的新型發電裝置．圖乙為電池示意圖，該電池電極表面鍍一層細小的鉑粉，鉑吸附氣體的能力強，性質穩定．請回答下列問題：
負極反應式為2H₂-4e^-+4OH^-=4H₂O，正極反應式為O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-
若把堿式（KOH溶液）改為酸式（稀H₂SO₄溶液），負極反應式為H₂-2e^-=2H⁺，正極反應式為O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O．

Answer 1

分析 （1）銅鋅原電池中，活潑金屬作負極，在正極上有氣體生成；若電解質為硫酸銅溶液，則在正極上析出銅；
（2）根據反應“2FeCl₃+Fe=3FeCl₂”可知，反應中鐵失電子而被氧化，應為原電池負極，Fe³⁺在正極得到電子而被還原，電解質溶液為FeCl₃，依次分析解答；
（3）Mg、Al兩種金屬做電極，若電解質溶液是稀硫酸，Mg失電子是負極；若電解質溶液換作稀氫氧化鈉溶液，Al失電子是負極；
（4）堿性溶液中負極反應為2H₂-4e^-+4OH^-=4H₂O，正極反應為O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，電池總反應都為2H₂+O₂=2H₂O；把KOH改為稀H₂SO₄作電解質，溶液中不可能生成OH^-，故負極反應為H₂-2e^-=2H⁺，正極反應為O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O，以此解答該題．

解答 解：（1）將Zn棒和Cu棒用導線連接后，若電解質溶液為稀硫酸，則鋅為負極，銅為正極，負極反應為Zn-2e^-=Zn²⁺，正極反應為：2H⁺+2e^-=H₂↑，在正極上有氣體生成；將Zn棒和Cu棒用導線連接后，若電解質為硫酸銅溶液，則在正極上析出銅，鋅為負極，負極反應為Zn-2e^-=Zn²⁺，正極反應為Cu²⁺+2e^-=Cu，
故答案為：2H⁺+2e^-=H₂↑；Cu²⁺+2e^-=Cu；
（2）由反應“2FeCl₃+Fe=3FeCl₂”可知，反應中鐵失電子而被氧化，應為原電池負極，負極上鐵失電子發生氧化反應，正極上鐵離子得電子發生還原反應，其電極反應式為：負極為Cu-2e^-=Cu²⁺，正極為2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺，
故答案為：Fe；Fe-2e^-=Fe²⁺；
（3）Mg、Al兩種金屬做電極，若電解質溶液是稀硫酸，Mg失電子是負極，電極反應式為：Mg-2e^-=Mg²⁺；若電解質溶液換作稀氫氧化鈉溶液，Al失電子是負極，Mg為正極，正反應的離子方程式為：2Al+2H₂O+2OH^-=2AlO₂^-+3H₂↑，
故答案為：Mg-2e^-=Mg²⁺；正極；
（4）堿性溶液中負極反應為2H₂-4e^-+4OH^-=4H₂O，正極反應為O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，電池總反應都為2H₂+O₂=2H₂O，溶液體積增大，OH^-濃度減小，則pH減小，
故答案為：2H₂-4e^-+4OH^-=4H₂O；O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；
如把KOH改為用稀H₂SO₄作電解質溶液，則負極的電極方程式為：H₂-2e^-=2H⁺，正極：O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O；
故答案為：H₂-2e^-=2H⁺；O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O．

點評 本題考查原電池的設計及原電池的工作原理、電極反應式書寫，題目難度不大，利用基礎知識可以解答．