Question

8．化學實驗有助于理解化學知識，形成化學觀念，提高探究與創新能力，提升科學素養．
（1）能量之間可以相互轉化：電解食鹽水制備Cl₂是將電能轉化為化學能，而原電
池可將化學能轉化為電能．設計兩種類型的原電池，探究其能量轉化效率．
限選材料：ZnSO₄（aq），FeSO₄（aq），CuSO₄（aq）；銅片，鐵片，鋅片和導線．
①成原電池的甲裝置示意圖（如圖），并作相應標注．
要求：在同一燒杯中，電極與溶液含相同的金屬元素．
②以銅片為電極之一，CuSO₄（aq）為電解質溶液，只在一個燒杯中組裝原電池乙，工作一段時間后，可觀察到負極電極逐漸溶解．
③甲、乙兩種原電池中可更有效地將化學能轉化為電能的是甲，其原因是甲可以保持電流穩定，化學能基本都轉化為電能．而乙中的活潑金屬還可以與CuSO₄溶液發生置換反應，部分能量轉化為熱能．
（2）根據犧牲陽極的陰極保護法原理，為減緩電解質溶液中鐵片的腐蝕，在（1）的材料中應選鋅片作陽極．

Answer 1

分析 （1）①依據原電池原理和鹽橋的作用，在同一燒杯中，電極與溶液含相同的金屬元素，設計不同的電極為銅和鋅，電解質溶液為硫酸銅和硫酸鋅溶液；
②以銅片為電極之一，CuSO₄（aq）為電解質溶液，只在一個燒杯中組裝原電池乙，則另一電極應比銅活潑做負極；
③從電硫穩定，能量轉化徹底，反應速率快等分析判斷；
（2）牲陽極的陰極保護法原理是原電池中把被保護的金屬設計成正極，另一活潑的金屬做負極．

解答 解：（1）①在同一燒杯中，電極與溶液含相同的金屬元素，如圖示設計原電池，鋅做負極，銅做正極，原電池的甲裝置示意圖為：，故答案為：；
②以銅片為電極之一，CuSO_4（aq）為電解質溶液，只在一個燒杯中組裝原電池乙，依據原電池反應的原理，需要選用比銅活潑的鋅做負極，下層原電池，負極發生氧化反應，Zn-2e^-=Zn²⁺，鋅溶解，故答案為：電極逐漸溶解；
③甲乙兩種原電池中可更有效地將化學能轉化為電能的是甲，因為甲可以保持電流穩定，化學能基本都轉化為電能．而乙中的活潑金屬還可以與CuSO₄溶液發生置換反應，部分能量轉化為熱能，
故答案為：甲；甲可以保持電流穩定，化學能基本都轉化為電能．而乙中的活潑金屬還可以與CuSO₄溶液發生置換反應，部分能量轉化為熱能；
（2）根據犧牲陽極的陰極保護法原理，是原電池原理的應用，利用被保護的金屬做正極被保護選擇，為減緩電解質溶液中鐵片的腐蝕，應選擇比鐵活潑的金屬做負極，在電池內電路為陽極，稱為犧牲陽極的陰極保護法，材料中 選擇鋅做陽極，
故答案為：鋅片．

點評 本題考查了原電池裝置設計，鹽橋的作用分析應用，金屬保護的方法和名稱，題目難度中等．