Question

人們應用原電池原理制作了多種電池，以滿足不同的需要。以下每小題中的電池廣泛使用于日常生活、生產和科學技術等方面，請根據題中提供的信息，填寫空格。
（1）蓄電池在放電時起原電池作用，在充電時起電解池的作用。鉛蓄電池在放電時發生的電池反應式為：Pb+PbO₂+2H₂SO₄＝2PbSO₄+2H₂O。
負極反應式為                                   。
正極反應式為                                   。
（2）鐵、銅、鋁是生活中使用廣泛的金屬，FeCl₃溶液常用于腐蝕印刷電路銅板，其反應過程的離子方程式為                  ，若將此反應設計成原電池，則負極所用電極材料為      ，正極反應式為                        。
（3）將鋁片和銅片用導線相連，一組插入濃硝酸中，一組插入燒堿溶液中，分別形成了原電池，在這兩個原電池中，負極分別為           。

A．鋁片、銅片

B．銅片、鋁片

C．鋁片、鋁片

D．銅片、銅片

寫出插入燒堿溶液中形成原電池的負極反應式：                       。
（4）燃料電池是一種高效、環境友好的供電裝置，如圖是甲烷燃料電池原理示意圖，回答下列問題：

①電池的負極是__________（填“a”或“b”），該極的電極反應式是：________________。
②電池工作一段時間后電解質溶液的pH_________（填“增大”、“減小”或“不變”）。

Answer 1

（16分）
（1） Pb＋SO₄^2-–2e-=PbSO₄（2分） PbO₂＋SO₄^2-＋4H⁺＋2e-=PbSO₄＋2H₂O（2分）
（2） 2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺（2分） Cu（1分） Fe³⁺+e^-=Fe ²⁺（2分）
（3）  B（1分），Al+4OH^-–3e^-＝AlO₂^-+2H₂O（2分）
（4）① a（1分），CH₄＋10OH^－–8e^－＝CO₃²⁺＋7H₂O（2分） ②減小（1分）

解析試題分析：（1）原電池中較活潑的金屬是負極，失去電子，發生氧化反應。電子經導線傳遞到正極，所以溶液中的陽離子向正極移動，正極得到電子，發生還原反應。所以根據總的反應式可知，Pb是負極，失去電子，二氧化鉛是正極得到電子，因此電極反應式分別是，負極：Pb＋SO₄^2-–2e-=PbSO₄，正極：PbO₂＋SO₄^2-＋4H⁺＋2e-=PbSO₄＋2H₂O。
（2）氯化鐵和銅反應的離子方程式是2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，所以如果要將該反應設計成原電池，則負極應該是銅，正極是鐵離子得到電子，則正極反應式為Fe³⁺+e^-=Fe ²⁺。
（3）鋁在濃硝酸中發生鈍化，所以此時鋁是正極，銅是負極。而在氫氧化鈉溶液中，銅和氫氧化鈉不反應，所以鋁是負極，銅是正極，答案選B。其中插入燒堿溶液中形成原電池的負極反應式Al+4OH^-–3e^-＝AlO₂^-+2H₂O。
（4）①甲烷失去電子，所以在負極通入，因此電池的負極是a。由于電解質是氫氧化鈉溶液，所以電極反應式是CH₄＋10OH^－–8e^－＝CO₃²⁺＋7H₂O。
②由于反應中有碳酸鈉生成，消耗氫氧化鈉，所以電池工作一段時間后電解質溶液的pH減小。
考點：考查原電池的有關判斷、電極反應式的書寫以及有關計算
點評：該題是高考中的常見題型，屬于中等難度的試題。試題注重基礎，難易適中，側重對學生基礎知識的鞏固與訓練，有利于培養學生靈活運用基礎知識解決實際問題的能力。該題的關鍵是明確原電池的工作原理，并能結合題意具體問題、具體分析即可。