Question

4．為了探究原電池的工作原理，某化學(xué)學(xué)習(xí)小組設(shè)計了一組實(shí)驗(yàn)，其裝置如圖：

（1）丙裝置中電流在外電路中的流動方向?yàn)橛涉V流向鋁，丁裝置中負(fù)極反應(yīng)式為Cu-2e^-=Cu²⁺，戊裝置中正極反應(yīng)式為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-．
（2）電極類型除與電極材料的性質(zhì)有關(guān)外，還與電解質(zhì)溶液的性質(zhì)有關(guān)．
（3）根據(jù)上述電池分析，負(fù)極材料是否一定參加電極反應(yīng)？不一定（填“是”“否”或“不一定”）．請舉例說明上述五個電池中，戊裝置的負(fù)極材料沒有參與反應(yīng)，其他電極的負(fù)極發(fā)生了氧化還原反應(yīng)．

Answer 1

分析 電池甲：在稀硫酸中，鎂比鋁活潑，鎂為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，鋁為正極，H⁺在鋁極上發(fā)生還原反應(yīng)；
乙電池：鐵比鉑活潑，鐵為負(fù)極；
丙電池：在氫氧化鈉溶液中，鋁與NaOH溶液反應(yīng)，鋁失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，鋁離子與氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸根離子和水；
丁電池：是燃料電池，甲烷與氧氣反應(yīng)，甲烷發(fā)生氧化反應(yīng)，在堿中生成碳酸鹽和水，氧氣發(fā)生還原反應(yīng)．所以，在負(fù)極區(qū)通入甲烷，在正極區(qū)通入空氣，以此解答該題．

解答 解：（1）在氫氧化鈉溶液中，鋁與NaOH溶液反應(yīng)，鋁失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，丙裝置中Al是負(fù)極，Mg是正極，電流在外電路中的流動方向?yàn)橛涉V流向鋁，丁裝置中金屬銅是負(fù)極，金屬鋁和濃硝酸之間會鈍化，負(fù)極上發(fā)生反應(yīng)：Cu-2e^-=Cu²⁺，戊電池是燃料電池，甲烷與氧氣反應(yīng)，甲烷發(fā)生氧化反應(yīng)，在堿中生成碳酸鹽和水，氧氣在正極上發(fā)生還原反應(yīng)：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，
故答案為：由鎂流向鋁；Cu-2e^-=Cu²⁺；O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
（2）通過比較甲、丙電池可知，電極都是鋁、鎂，由于電解質(zhì)溶液不同，故電極名稱不同，即電極類型與電極材料、電解質(zhì)溶液都有關(guān)，故答案為：電解質(zhì)溶液的性質(zhì)；
（3）大多數(shù)電池的負(fù)極材料參與反應(yīng)發(fā)生氧化反應(yīng)，燃料電池的負(fù)極材料不參與反應(yīng)，可燃物如氫氣、一氧化碳、甲烷、乙醇等在負(fù)極區(qū)發(fā)生氧化反應(yīng)，如上述五個電池中，戊裝置的情況．
故答案為：不一定；上述五個電池中，戊裝置的負(fù)極材料沒有參與反應(yīng)，其他電極的負(fù)極發(fā)生了氧化還原反應(yīng)．

點(diǎn)評 本題考查了氧化還原反應(yīng)、原電池的工作原理的應(yīng)用、電極反應(yīng)式的書寫等，題目難度中等，熟悉氧化還原反應(yīng)的規(guī)律、原電池的工作原理是解題關(guān)鍵，注意培養(yǎng)閱讀材料獲取信息的能力．