Question

1．某同學設計實驗探究構成原電池的條件，裝置如圖（1、2）：

實驗一：實驗探究電極的構成（圖1）
①A、B 兩極均選用石墨作電極，發(fā)現(xiàn)電流計指針不偏轉；
②A、B 兩極均選用銅片作電極，發(fā)現(xiàn)電流計指針不偏轉；
③A極用鋅片，B極用銅片，發(fā)現(xiàn)電流計指針向左偏轉；
④A極用鋅片，B極用石墨，發(fā)現(xiàn)電流計指針向左偏轉．
結論一：電極必須是兩活潑性不同的電極．
實驗二：探究溶液的構成（圖2，A極用鋅片，B極用銅片）
①液體采用無水乙醇，發(fā)現(xiàn)電流計指針不偏轉；
②改用硫酸溶液，發(fā)現(xiàn)電流計指針偏轉，B極上有氣體產生．
結論二：溶液必須是電解質溶液．
實驗三：對比實驗，探究圖3裝置能否構成原電池
將鋅、銅兩電極分別放入稀硫酸溶液中，發(fā)現(xiàn)鋅片上有氣泡產生，銅片上無明顯現(xiàn)象，電流計指針不發(fā)生偏轉．
結論三：必須構成閉合回路．
思考：對該同學的實驗，同學乙提出了如下疑問，請你幫助解決．
（1）在圖1裝置中，若A 為鎂片，B為鋁片，電解質溶液為NaOH溶液，電流計的指針應向左偏轉．
此時負極電極反應式為：Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
（2）如某裝置如圖3所示，其中陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過，此時電流表顯示有電流通過，則下列有關敘述正確的是CD
A．銅上的電極反應Cu-2e^-═Cu⁺
B．電池工作一段時間后，甲池的c（SO₄^2-）減小
C．電池工作一段時間后，乙池溶液的總質量增加
D．鋅電極發(fā)生氧化反應．

Answer 1

分析 實驗一：由①②可知，當兩極相同時，不能形成原電池；由③④可知，當兩極是兩種活潑性不同的金屬或一種是金屬一種是非金屬時，可以形成原電池；
實驗二：①中乙醇是非電解質，溶液中無自由移動離子；②中硫酸是電解質，硫酸溶液中有自由移動離子，能形成原電池；
實驗三：要有電流，必須能形成閉合回路．
（1）在圖1裝置中，若A 為鎂片，B為鋁片，電解質溶液為NaOH溶液，鋁與氫氧化鈉溶液發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應，所以鋁是負極，鎂是正極；此時負極電極反應式為：Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（2）由圖象可知，該原電池反應式為：Zn+Cu²⁺=Zn²⁺+Cu，Zn發(fā)生氧化反應，為負極，Cu電極上發(fā)生還原反應，為正極，陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過，兩池溶液中硫酸根濃度不變，隨反應進行，甲池中的Zn²⁺通過陽離子交換膜進入乙池，以保持溶液呈電中性，進入乙池的Zn²⁺與放電的Cu²⁺的物質的量相等，而Zn的摩爾質量大于Cu，故乙池溶液總質量增大．

解答 解：實驗一：由①②可知，當兩極相同時，不能形成原電池；由③④可知，當兩極是兩種活潑性不同的金屬或一種是金屬一種是非金屬時，可以形成原電池；
故答案為：電極必須是兩活潑性不同的電極；
實驗二：①中乙醇是非電解質，溶液中無自由移動離子；②中硫酸是電解質，硫酸溶液中有自由移動離子，能形成原電池；故答案為：溶液必須是電解質溶液；
實驗三：要有電流，必須能形成閉合回路．故答案為：必須構成閉合回路；
（1）在圖1裝置中，若A 為鎂片，B為鋁片，電解質溶液為NaOH溶液，鋁與氫氧化鈉溶液發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應，所以鋁是負極，鎂是正極，電流計的指針應向左偏轉，此時負極電極反應式為：Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，故答案為：左；Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（2）A．由圖象可知，該原電池反應式為：Zn+Cu²⁺=Zn²⁺+Cu，Zn為負極，發(fā)生氧化反應，Cu為正極，發(fā)生還原反應，故A錯誤；
B．陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過，故兩池中c（SO₄^2-）不變，故B錯誤；
C．甲池中的Zn²⁺通過陽離子交換膜進入乙池，乙池中發(fā)生反應：Cu²⁺+2e^-=Cu，保持溶液呈電中性，進入乙池的Zn²⁺與放電的Cu²⁺的物質的量相等，而Zn的摩爾質量大于Cu，故乙池溶液總質量增大，故C正確；
D．該原電池反應式為：Zn+Cu²⁺=Zn²⁺+Cu，Zn為負極，發(fā)生氧化反應，故D正確，
故選：CD．

點評 本題考查了形成原電池的幾個要件：活潑性不同的兩個電極、電解質溶液和閉合回路，難度不大．