目標(biāo)導(dǎo)航] 1.熟悉能源的分類和化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化關(guān)系。2.知道原電池是利用氧化還原反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，通過實(shí)驗(yàn)會(huì)說明原電池的原理，以及判斷原電池的正、負(fù)極。3.會(huì)正確書寫電極反應(yīng)式，熟知原電池的應(yīng)用。
一、一次能源和二次能源
1．能源按其來源可分為一次能源和二次能源。
2.二次能源——火力發(fā)電
(1)火力發(fā)電原理：首先通過化石燃料燃燒，使化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，加熱水使之汽化為蒸汽以推?dòng)蒸汽輪機(jī)，然后帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。
(2)能量轉(zhuǎn)換過程：化學(xué)能eq \(――→,\s\up7(燃燒))熱能eq \(――→,\s\up7(蒸汽))機(jī)械能eq \(――→,\s\up7(發(fā)電機(jī)))電能。其中能量轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是燃燒。
(3)火力發(fā)電弊端：①煤屬于不可再生資源，用一點(diǎn)少一點(diǎn)，用煤發(fā)電會(huì)造成資源的浪費(fèi)。
②能量經(jīng)過多次轉(zhuǎn)化，利用率低，能量損失大。
③煤燃燒會(huì)產(chǎn)生有害物質(zhì)(如SO2、CO、NO2、粉塵等)，污染環(huán)境。
議一議
判斷正誤，正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”
(1)根據(jù)一次能源和二次能源的劃分，氫氣為二次能源( )
(2)電能是現(xiàn)代社會(huì)中應(yīng)用最廣泛、使用最方便、污染最小的一種二次能源( )
(3)火力發(fā)電是化學(xué)能間接轉(zhuǎn)化為電能的過程( )
(4)水力發(fā)電是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的過程( )
答案 (1)√ (2)√ (3)√ (4)×
二、化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能
1．按要求完成下列實(shí)驗(yàn)，并填表
2.原電池
(1)概念：是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置；原電池的反應(yīng)本質(zhì)是氧化還原反應(yīng)。
(2)構(gòu)成條件
①原電池反應(yīng)必須是自發(fā)的氧化還原反應(yīng)；
②具有活動(dòng)性不同的兩個(gè)電極(金屬與金屬或金屬與能導(dǎo)電的非金屬)；
③兩電極均插入電解質(zhì)溶液中；
④電解質(zhì)溶液、電極、導(dǎo)線形成閉合回路。
(3)原電池的工作原理
原電池總反應(yīng)式：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑。
(4)能量轉(zhuǎn)化過程：原電池在工作時(shí)，負(fù)極失電子，電子通過導(dǎo)線流向正極，被氧化性物質(zhì)得到，閉合回路中形成電流，化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?br>議一議
1．判斷正誤，正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”
(1)HCl＋NaOH===NaCl＋H2O是放熱反應(yīng)，可以設(shè)計(jì)成原電池( )
(2)將銅片和鋅片用導(dǎo)線連接插入酒精中，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)( )
(3)在銅—鋅—稀硫酸原電池中，電子由鋅通過導(dǎo)線流向銅，再由銅通過電解質(zhì)溶液到達(dá)鋅( )
(4)原電池中陽離子向正極移動(dòng)( )
(5)原電池中的負(fù)極反應(yīng)一定是電極材料失電子( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)√ (5)×
2．原電池中作負(fù)極的一定是活潑金屬，作正極的一定是不活潑金屬嗎？
答案 不一定。在原電池中的兩極可以都是活潑金屬(如Zn－Fe－稀硫酸，Zn作負(fù)極)，也可以都是不活潑金屬(如Cu－Ag－AgNO3，Cu作負(fù)極)也可以是一種金屬和一種能導(dǎo)電的非金屬(如Cu－C－AgNO3，Cu作負(fù)極)。
一、原電池的工作原理
例1 如圖所示，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，同時(shí)A極質(zhì)量減少，B極上有氣泡產(chǎn)生，C為電解質(zhì)溶液，下列說法錯(cuò)誤的是( )
A．B極為原電池的正極
B．A、B、C可能分別為Zn、Cu、稀鹽酸
C．C中陽離子向A極移動(dòng)
D．A極發(fā)生氧化反應(yīng)
解析 原電池中，負(fù)極金屬失去電子，溶解，質(zhì)量減小，故A極是負(fù)極，B極是正極，根據(jù)構(gòu)成情況可判斷A、B、C可能分別為Zn、Cu、稀鹽酸，A、B正確；離子移動(dòng)方向：陽離子向正極移動(dòng)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，C錯(cuò)誤；負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，D正確。
答案 C
歸納總結(jié)
1．原電池的工作原理
(1)反應(yīng)類型：負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)。
(2)電子的移動(dòng)方向：負(fù)極流出，經(jīng)導(dǎo)線流向正極。
(3)離子的移動(dòng)方向：陽離子向正極移動(dòng)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)。
2．原電池正、負(fù)極的判斷
變式訓(xùn)練1 如圖是Zn和Cu形成的原電池，某實(shí)驗(yàn)興趣小組做完實(shí)驗(yàn)后，在讀書卡片上記錄如下，在卡片上描述合理的是( )
實(shí)驗(yàn)后的記錄：
A．①②③ B．③④⑤
C．④⑤⑥ D．②③④
答案 B
解析 在該原電池中，Zn比Cu活潑，故Zn作負(fù)極，Cu作正極，電子由Zn流出經(jīng)導(dǎo)線流向Cu片，負(fù)極反應(yīng)為Zn－2e－===Zn2＋，正極反應(yīng)為2H＋＋2e－===H2↑，故轉(zhuǎn)移1 ml電子時(shí)，產(chǎn)生H2 0.5 ml，在溶液中H＋向正極移動(dòng)，SOeq \\al(2－,4)向負(fù)極移動(dòng)，故①②⑥錯(cuò)誤，③④⑤正確，選B項(xiàng)。
二、原電池原理的應(yīng)用
例2 有a、b、c、d四個(gè)金屬電極，有關(guān)的實(shí)驗(yàn)裝置及部分實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如下：
由此可判斷這四種金屬的活動(dòng)性順序是( )
A．a(chǎn)＞b＞c＞d B．b＞c＞d＞a
C．d＞a＞b＞c D．a(chǎn)＞b＞d＞c
解析 裝置一是原電池，a極質(zhì)量減小，說明a極金屬易失去電子形成離子，故a極金屬比b極金屬活潑；裝置二沒有形成原電池，可知b比c活潑，且c位于金屬活動(dòng)性順序表中氫的后面；裝置三和四均形成原電池，易知d比c活潑，d比a活潑。因此四種金屬的活動(dòng)性順序?yàn)閐＞a＞b＞c，故選C。
答案 C
歸納總結(jié) 原電池原理的應(yīng)用
(1)比較金屬活動(dòng)性
作負(fù)極的金屬活動(dòng)性強(qiáng)，作正極的金屬活動(dòng)性弱。
(2)改變化學(xué)反應(yīng)速率
如：在Zn和稀硫酸反應(yīng)時(shí)，滴加少量CuSO4溶液，則Zn置換出的銅和鋅能構(gòu)成原電池的正、負(fù)極，從而加快Zn與稀硫酸反應(yīng)的速率。
(3)設(shè)計(jì)原電池
如：把Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋設(shè)計(jì)成原電池，可用Fe作負(fù)極，銅(或石墨)作正極，F(xiàn)eCl3溶液作電解質(zhì)溶液。
(4)保護(hù)金屬設(shè)備
如：船體是鋼鐵材料，在海水中易被腐蝕，在船體外殼焊接上比鐵活潑的金屬(如Zn)，則構(gòu)成以Zn、Fe為電極的原電池，Zn被消耗掉而Fe得到保護(hù)。
變式訓(xùn)練2 100 mL 2 ml·L－1的鹽酸與過量的鋅反應(yīng)，為加快速率，又不影響產(chǎn)生氫氣的總量，可采用的方法是( )
A．加入適量的6 ml·L－1的鹽酸
B．加入數(shù)滴氯化銅溶液
C．加入適量的蒸餾水
D．加入適量的氯化鈉溶液
答案 B
解析 能加快反應(yīng)速率，但增加了產(chǎn)生氫氣的總量，A錯(cuò)誤；不影響H2的量，但稀釋了鹽酸，降低了反應(yīng)速率，C、D錯(cuò)誤；發(fā)生反應(yīng)Cu2＋＋Zn===Zn2＋＋Cu，形成Cu－Zn原電池，加快了反應(yīng)速率，B正確。
1．下列敘述正確的是( )
①原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的一種裝置
②原電池的正極發(fā)生氧化反應(yīng)，負(fù)極發(fā)生還原反應(yīng)
③不能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，通過原電池的裝置均可實(shí)現(xiàn)
④碳棒不能用來作原電池的正極
⑤反應(yīng)Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋，能以原電池的形式來實(shí)現(xiàn)
A．①⑤ B．①④⑤ C．②③④ D．②⑤
答案 A
解析 ①原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的一種裝置，①正確；②在發(fā)生反應(yīng)時(shí)，原電池的正極要得到電子而發(fā)生還原反應(yīng)，負(fù)極要失去電子而發(fā)生氧化反應(yīng)，②錯(cuò)誤；③銅與稀硫酸不能發(fā)生反應(yīng)，若用銅作負(fù)極，碳棒作正極，稀硫酸作電解質(zhì)溶液，組成原電池，此反應(yīng)仍然不能發(fā)生，③錯(cuò)誤；④因?yàn)樘及艨梢杂脕碜髟姵氐恼龢O，④錯(cuò)誤；⑤可以用銅作負(fù)極，碳棒作正極，AgNO3溶液作電解質(zhì)溶液，組成原電池，此時(shí)即可發(fā)生反應(yīng)Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋，⑤正確。A正確。
2．將純鋅片和純銅片按下圖所示方式插入同濃度的稀硫酸中一段時(shí)間，以下敘述正確的是( )
A．兩個(gè)裝置都構(gòu)成了原電池
B．甲裝置構(gòu)成了原電池，乙裝置沒有構(gòu)成原電池
C．兩燒杯中的鋅片上都有大量氣泡產(chǎn)生
D．產(chǎn)生氣泡的速率甲比乙慢
答案 B
解析 甲中構(gòu)成了銅鋅原電池，鋅作負(fù)極，失電子；銅作正極，氫離子在銅極上得電子，生成氫氣；總反應(yīng)式為Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑。乙裝置沒有構(gòu)成原電池，因?yàn)闆]有形成閉合電路。構(gòu)成原電池后生成氫氣的速率加快。
3．X、Y、Z都是金屬，把X浸入Z的硝酸鹽溶液中，X的表面有Z析出，X和Y組成原電池時(shí)，Y為電池的負(fù)極。X、Y、Z三種金屬的活動(dòng)性順序?yàn)? )
A．X>Y>Z B．X>Z>Y
C．Y>X>Z D．Y>Z>X
答案 C
解析 根據(jù)原電池原理，負(fù)極的金屬比正極活潑，可知Y>X，根據(jù)金屬活動(dòng)性順序和置換反應(yīng)原理，可知X>Z，故有Y>X>Z。
4．已知金屬銹蝕的原理是在潮濕空氣中金屬表面形成水膜，金屬與雜質(zhì)和水膜中溶解的電解質(zhì)組成原電池，從而使金屬銹蝕加快，下列制品的鍍層損壞后，金屬腐蝕速率最快的是( )
A．鍍鋁塑扣 B．食品罐頭盒(鍍錫鐵盒)
C．白鐵水桶(鍍鋅) D．鍍銀銅質(zhì)獎(jiǎng)?wù)?br>答案 B
解析 在構(gòu)成原電池反應(yīng)中，被腐蝕的是較活潑的作負(fù)極的金屬，根據(jù)金屬活動(dòng)順序表， Zn、Al比Fe較活潑，F(xiàn)e比Sn(錫)、Cu比Ag較活潑，而Fe比Cu活潑，故鍍錫鐵盒鍍層破壞后腐蝕最快。
5．現(xiàn)有如下兩個(gè)反應(yīng)：
(A)NaOH＋HCl===NaCl＋H2O
(B)Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋
(1)根據(jù)兩反應(yīng)本質(zhì)，判斷能否設(shè)計(jì)成原電池________________________________。
(2)如果不能，說明其原因_____________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)如果可以，則寫出正、負(fù)極材料、其電極反應(yīng)式、反應(yīng)類型(“氧化反應(yīng)”或“還原反應(yīng)”)：
負(fù)極：________，________________，________。
正極：________，________________，________。
答案 (1)(A)不能，(B)可以 (2)(A)不是氧化還原反應(yīng)，沒有電子轉(zhuǎn)移 (3)Cu Cu－2e－===Cu2＋ 氧化反應(yīng) 碳棒、Ag、鉑、金(任選一) 2Ag＋＋2e－===2Ag 還原反應(yīng)
解析 (1)只有自發(fā)的氧化還原反應(yīng)才能設(shè)計(jì)成原電池，(B)是氧化還原反應(yīng)且能自發(fā)進(jìn)行。
(3)根據(jù)電池反應(yīng)式Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋可知，Cu失電子作負(fù)極，負(fù)極材料是Cu，正極材料應(yīng)是比銅不活潑的金屬或能導(dǎo)電的非金屬；Ag＋得電子，所以此電解質(zhì)溶液只能為AgNO3溶液。
基礎(chǔ)過關(guān)]
題組1 能源判斷

1．下列有關(guān)能源的說法錯(cuò)誤的是( )
A．風(fēng)能是人類通過風(fēng)車等工具獲取的能源，但屬于一次能源
B．在即將到來的新能源時(shí)代，核能、太陽能、氫能將成為主要能源
C．月球土壤中含有豐富的質(zhì)量數(shù)為3的氦，它可作為未來核能的重要原料
D．原電池把化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，所以由原電池提供的電能是一次能源
答案 D
解析 風(fēng)能是直接從自然界中取得的能源，屬于一次能源，原電池提供的電能是由化學(xué)能轉(zhuǎn)化而得到的，不是直接獲得的，屬于二次能源，A正確，D錯(cuò)誤；隨著時(shí)代的發(fā)展，化石能源逐漸枯竭，所以新能源時(shí)代污染小的核能、太陽能、氫能將成為主要能源，B、C正確。
題組2 原電池及正負(fù)極的判斷
2．下列裝置可以構(gòu)成原電池的是( )
答案 C
3．按下圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，若x軸表示流入正極的電子的物質(zhì)的量，則y軸可以表示( )
①c(Ag＋) ②c(NOeq \\al(－,3)) ③a棒的質(zhì)量 ④b棒的質(zhì)量 ⑤溶液的質(zhì)量
A．①③ B．②④ C．①③⑤ D．②④⑥
答案 A
解析 根據(jù)圖中裝置可判斷，F(xiàn)e、Ag、AgNO3構(gòu)成的原電池中，活潑金屬Fe為負(fù)極，Ag為正極，F(xiàn)e和硝酸銀之間發(fā)生氧化還原反應(yīng)，所以銀離子濃度減小，硝酸根濃度不變，①正確、②錯(cuò)誤；在負(fù)極上金屬鐵本身失電子，即a棒質(zhì)量減輕，③正確；正極b棒上析出金屬銀，即b棒質(zhì)量增加，④錯(cuò)誤；負(fù)極上金屬鐵本身失電子，正極Ag上析出金屬銀，所以溶液的質(zhì)量是增加了Fe，但是析出了Ag，在轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等情況下，析出的金屬質(zhì)量多，所以溶液質(zhì)量減輕，但不能為零，⑤錯(cuò)誤。A正確。
4.在如右圖所示的裝置中，a的金屬活潑性比氫要強(qiáng)，b為碳棒，關(guān)于此裝置的下列敘述不正確的是( )
A．碳棒上有氣體放出，溶液pH變大
B．a(chǎn)是正極，b是負(fù)極
C．導(dǎo)線中有電子流動(dòng)，電子從a極到b極
D．a(chǎn)極上發(fā)生了氧化反應(yīng)
答案 B
解析 顯然，電極a、b與電解質(zhì)溶液稀H2SO4組成原電池。因活潑性a>b(碳棒)，所以a為電池的負(fù)極，b為正極。電極反應(yīng)式：
a(負(fù))極：a－ne－===an＋(氧化反應(yīng))
b(正)極：nH＋＋ne－===eq \f(n,2)H2↑(還原反應(yīng))
由于正極放電消耗H＋，溶液中c(H＋)減小，pH增大，在外電路中，電子由a極流出經(jīng)電流表流向b極。
5．某原電池裝置如圖所示，電池總反應(yīng)為2Ag＋Cl2===2AgCl。下列說法正確的是( )
A．正極反應(yīng)為AgCl＋e－===Ag＋Cl－
B．放電時(shí)，交換膜右側(cè)溶液中有大量白色沉淀生成
C．若用NaCl溶液代替鹽酸，則電池總反應(yīng)隨之改變
D．當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.01 ml e－時(shí)，交換膜左側(cè)溶液中約減少0.02 ml離子
答案 D
解析 根據(jù)電池總反應(yīng)可以看出Cl2得電子，Ag失電子，所以在原電池中Cl2在正極上發(fā)生還原反應(yīng)，Ag在負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)。正極反應(yīng)為Cl2＋2e－===2Cl－，A錯(cuò)誤；因?yàn)殡娊赓|(zhì)溶液為鹽酸，所以負(fù)極上Ag失電子生成的Ag＋隨即與附近的Cl－反應(yīng)，B錯(cuò)誤；用氯化鈉代替鹽酸后，電極反應(yīng)不發(fā)生改變，C錯(cuò)誤；當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.01 ml e－時(shí)，負(fù)極生成0.01 ml Ag＋，由于Ag＋＋Cl－===AgCl↓，所以消耗掉0.01 ml Cl－，由于電荷守恒，同時(shí)有0.01 ml H＋通過陽離子變換膜轉(zhuǎn)移至右側(cè)溶液中，D正確。
題組3 原電池工作原理及應(yīng)用
6.如右圖所示裝置，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，同時(shí)A極逐漸變粗，B極逐漸變細(xì)，C為電解質(zhì)溶液，則A、B、C應(yīng)是下列各組中的( )
A．A是Zn，B是Cu，C為稀硫酸
B．A是Cu，B是Zn，C為稀硫酸
C．A是Fe，B是Ag，C為稀AgNO3溶液
D．A是Ag，B是Fe，C為稀AgNO3溶液
答案 D
解析 A極逐漸變粗，說明A極為原電池的正極，溶液中的金屬陽離子得到電子后在A極上析出；B極逐漸變細(xì)，說明B極為原電池的負(fù)極，失去電子后變成離子進(jìn)入溶液中。A和B中的反應(yīng)為Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑，則A中A極變細(xì)，B中A極不變。C和D兩項(xiàng)中的反應(yīng)為Fe＋2AgNO3===2Ag＋Fe(NO3)2，其中C中A極變細(xì)，D中A極變粗。
7．一個(gè)原電池的總反應(yīng)的離子方程式是Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，該原電池的合理組成是( )
答案 C
解析 由總反應(yīng)式知，Zn被氧化作原電池的負(fù)極，符合條件的有B、C兩項(xiàng)，電解質(zhì)溶液中Cu2＋＋2e－===Cu，B選項(xiàng)中是2H＋＋2e－===H2↑，C正確。
8．各燒杯中盛有海水，鐵在其中被腐蝕由快到慢的順序?yàn)? )
A．②①③④ B．④③①②
C．④②①③ D．③②④①
答案 C
解析 ②③④實(shí)質(zhì)均為原電池裝置。③中Fe為正極，被保護(hù)；②④中Fe為負(fù)極，均被腐蝕。但相對(duì)來說，F(xiàn)e和Cu的金屬活動(dòng)性差別較Fe和Sn的差別大，故Fe－Cu原電池中的Fe被腐蝕得更快；①中不能構(gòu)成原電池，僅發(fā)生化學(xué)腐蝕反應(yīng)。
9．利用反應(yīng)2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O可制備CuSO4，若將該反應(yīng)設(shè)計(jì)為原電池。
(1)負(fù)極材料是________(寫名稱)，電極反應(yīng)為________________________________
________________________________________________________________________。
(2)正極電極反應(yīng)式為___________________________________________。
(3)溶液中SOeq \\al(2－,4)向________極移動(dòng)。
答案 (1)銅 Cu－2e－===Cu2＋ (2)O2＋4e－＋4H＋===2H2O (3)負(fù)
解析 該氧化還原反應(yīng)中還原劑為Cu，故負(fù)極是銅，電極反應(yīng)為Cu－2e－===Cu2＋，氧化劑是O2，故正極反應(yīng)為O2＋4e－＋4H＋===2H2O，溶液中陰離子SOeq \\al(2－,4)向負(fù)極移動(dòng)。
能力提升]
10．根據(jù)下列事實(shí)：①A＋B2＋===A2＋＋B；②D＋2H2O===D(OH)2＋H2↑；③以B、E為電極與E的鹽溶液組成原電池，電極反應(yīng)為E2＋＋2e－===E，B－2e－===B2＋，由此可知A2＋、B2＋、D2＋、E2＋的氧化性強(qiáng)弱關(guān)系是_____________________________________
________________________________________________________________________。
答案 E2＋＞B2＋＞A2＋＞D2＋
解析 由金屬活動(dòng)性的判斷條件知，①中A＞B；②D是很活潑的金屬；③中B＞E；所以金屬性為D＞A＞B＞E，對(duì)應(yīng)陽離子的氧化性恰好相反。
11．如圖所示的裝置，在盛有水的燒杯中，鐵圈和銀圈的連接處吊著一根絕緣的細(xì)絲，使之平衡。小心地往燒杯中央滴入CuSO4溶液。
(1)片刻后可觀察到的現(xiàn)象是(指懸吊的金屬圈)________________________(填字母)。
A．鐵圈和銀圈左右搖擺不定
B．保持平衡狀態(tài)不變
C．鐵圈向下傾斜
D．銀圈向下傾斜
(2)產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因是______________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式：________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)D (2)加入CuSO4溶液后，構(gòu)成Fe－Ag原電池，鐵溶解，質(zhì)量減輕，Cu2＋在銀圈上得電子，生成Cu沉積在其上，質(zhì)量增加 (3)Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu
解析 加入CuSO4溶液后，構(gòu)成Fe—Ag原電池，F(xiàn)e失電子作負(fù)極，質(zhì)量減輕，Cu2＋在正極銀圈上得電子，生成金屬銅沉積在上面使其質(zhì)量增加。
拓展探究]
12．某化學(xué)興趣小組為了探究鋁電極在原電池中的作用，設(shè)計(jì)并進(jìn)行了以下一系列實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄如下。
試根據(jù)上表中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象回答下列問題：
(1)實(shí)驗(yàn)1、2中Al所作的電極(正極或負(fù)極)是否相同____________(填“是”或“否”)。
(2)對(duì)實(shí)驗(yàn)3完成下列填空：
①鋁為________極，電極反應(yīng)式：______________________________________________。
②石墨為________極，電極反應(yīng)式：__________________________________________。
③電池總反應(yīng)式：____________________________________________。
(3)實(shí)驗(yàn)4中鋁作負(fù)極還是正極________，理由是__________________________。寫出鋁電極的電極反應(yīng)式：
________________________________________________________________________。
(4)解釋實(shí)驗(yàn)5中電流表指針偏向鋁的原因：____________________________________
________________________________________________________________________。
(5)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)出影響鋁在原電池中作正極或負(fù)極的因素：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)否 (2)①負(fù) 2Al－6e－===2Al3＋ ②正 6H＋＋6e－===3H2↑ ③2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
(3)負(fù)極 在NaOH溶液中，活動(dòng)性Al＞Mg Al－3e－＋4OH－===AlOeq \\al(－,2)＋2H2O
(4)Al在濃硝酸中發(fā)生鈍化，Zn在濃硝酸中發(fā)生反應(yīng)，被氧化，即在濃硝酸中活動(dòng)性Zn＞Al，Al是原電池的正極
(5)①另一個(gè)電極材料的活動(dòng)性；②電解質(zhì)溶液
解析 在這樣的原電池中，相對(duì)較活潑的金屬材料作負(fù)極。在稀鹽酸中的活動(dòng)性Mg＞Al、Al＞Cu。由實(shí)驗(yàn)1和2可知，原電池中電流表指針是偏向正極。在實(shí)驗(yàn)3中電流表指針偏向石墨，由上述規(guī)律可知，Al是負(fù)極，石墨是正極?；瘜W(xué)反應(yīng)是Al失去電子被氧化為Al3＋，鹽酸中的H＋得到電子被還原為H2。在NaOH溶液中活動(dòng)性Al＞Mg，則Al是負(fù)極，Mg是正極。Al在濃硝酸中發(fā)生鈍化，Zn在濃硝酸中被氧化，即在濃硝酸中活動(dòng)性Zn＞Al，Zn是負(fù)極，Al是正極，所以在實(shí)驗(yàn)5中電流表指針偏向鋁。
能源類別
定義
實(shí)例
一次能源
直接從自然界中取得的能源
太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮堋⒊毕?、原煤、石油、天然氣?br>二次能源
由一次能源經(jīng)過加工、轉(zhuǎn)換得到的能源
電能(水電、火電、核電)、蒸汽能、機(jī)械能等
實(shí)驗(yàn)步驟
現(xiàn)象
解釋或說明
鋅片逐漸溶解，表面有氣泡；銅片表面無氣泡
鋅與稀硫酸發(fā)生置換反應(yīng)產(chǎn)生H2，而銅則不能
鋅片逐漸溶解，銅片表面有氣泡，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)
鋅與稀硫酸反應(yīng)，但氫氣在銅片上產(chǎn)生，導(dǎo)線中有電流
兩鋅片逐漸溶解且表面都有氣泡，電流表指針不偏轉(zhuǎn)
鋅與稀硫酸反應(yīng)，但導(dǎo)線中無電流
無現(xiàn)象
乙醇是非電解質(zhì)，與Zn、Cu都不反應(yīng)
①Zn為正極，Cu為負(fù)極
②H＋向負(fù)極移動(dòng)
③電子流動(dòng)方向：從Zn經(jīng)外電路流向Cu
④Cu極上有H2產(chǎn)生
⑤若有1 ml電子流過導(dǎo)線，則產(chǎn)生H2為0.5 ml
⑥正極的電極反應(yīng)式為Zn－2e－===Zn2＋
實(shí)驗(yàn)
裝置
部分實(shí)
驗(yàn)現(xiàn)象
a極質(zhì)量減小，b極質(zhì)量增大
b極有氣體產(chǎn)生，c極無變化
d極溶解，c極有氣體產(chǎn)生
電流從a極流向d極
正極
負(fù)極
電解質(zhì)溶液
A
Zn
Cu
CuCl2
B
Cu
Zn
H2SO4
C
Cu
Zn
CuSO4
D
Zn
Fe
CuCl2
編號(hào)
電極材料
電解質(zhì)溶液
電流表指針偏轉(zhuǎn)方向
1
Al、Mg
稀鹽酸
偏向Al
2
Al、Cu
稀鹽酸
偏向Cu
3
Al、C(石墨)
稀鹽酸
偏向石墨
4
Al、Mg
氫氧化鈉溶液
偏向Mg
5
Al、Zn
濃硝酸
偏向Al

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