Question

10．如圖1所示，組成一種原電池．試回答下列問題（燈泡功率合適）：

（1）電解質(zhì)溶液為稀H₂SO₄時，燈泡亮（填“亮”或“不亮”）．若燈泡亮，則Mg為原電池的負(fù)極；若燈泡不亮，其理由為硫酸太稀，沒有足夠的陰、陽離子．
（2）電解質(zhì)溶液為NaOH溶液時，燈泡亮（填“亮”或“不亮”）．若燈泡亮，則Al做原電池的負(fù)極．若燈泡不亮，其理由為電解質(zhì)中沒有足夠的陰、陽離子．
（3）鋁的陽極氧化，是一種常用的金屬表面處理技術(shù)，它能使鋁的表面生成一層致密的氧化膜，該氧化膜不溶于稀硫酸．某化學(xué)研究小組在實(shí)驗(yàn)室中按下列步驟模擬該生產(chǎn)過程．
按圖2取兩片質(zhì)量相當(dāng)?shù)匿X片組裝好儀器，接通開關(guān)K，通電約25min．在陽極生成氧化鋁，陰極產(chǎn)生氣體．寫出該過程中的陽極反應(yīng)式：陽極：2Al+3H₂O-6e^-═Al₂O₃+6H⁺．
如果此時取出兩極，用蒸餾水洗凈，晾干后稱重發(fā)現(xiàn)兩個電極質(zhì)量差為0.8克，計(jì)算陰極產(chǎn)物在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積并寫出計(jì)算過程．

Answer 1

分析 （1）如果電解質(zhì)為稀硫酸，該裝置符合原電池構(gòu)成條件，所以能構(gòu)成原電池，所以燈泡變亮，Mg易失電子作負(fù)極、Al作正極；
（2）如果電解質(zhì)為NaOH溶液，Al易失電子作負(fù)極、Mg作正極，能構(gòu)成原電池，所以燈泡亮；
（3）陽極上鋁失電子和水反應(yīng)生成氧化鋁；陰極上氫離子放電生成氫氣，
兩個電極質(zhì)量差為陽極上增加O元素的質(zhì)量，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子相等計(jì)算陰極生成氫氣體積．

解答 解：（1）如果電解質(zhì)溶液是稀硫酸，Mg易失電子作負(fù)極、Al作正極，該裝置構(gòu)成原電池，所以燈泡亮；如果燈泡不亮，應(yīng)該是硫酸太稀，沒有足夠的陰、陽離子，
故答案為：亮；負(fù)；硫酸太稀，沒有足夠的陰、陽離子；
（2）如果電解質(zhì)為NaOH溶液，Al易失電子作負(fù)極、Mg作正極，能構(gòu)成原電池，所以燈泡亮，如果燈泡不亮，則電解質(zhì)中沒有足夠的陰、陽離子，故答案為：亮；負(fù)；電解質(zhì)中沒有足夠的陰、陽離子；
（3）陽極上鋁失電子和水反應(yīng)生成氧化鋁，電極反應(yīng)式為2Al+3H₂O-6e^-═Al₂O₃+6H⁺；陰極上氫離子放電生成氫氣，電極反應(yīng)式為2H⁺+2e^-=H₂↑，
兩個電極質(zhì)量差為陽極上增加O元素的質(zhì)量，n（O）=$\frac{0.8g}{16g/mol}$=0.05mol，根據(jù)知2Al+3H₂O-6e^-═Al₂O₃+6H⁺，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=$\frac{0.05mol}{3}×6$=0.1mol，根據(jù)2H⁺+2e^-=H₂↑知，生成氫氣體積=$\frac{0.1mol}{2}×22.4L/mol$=1.12L，
答：陽極反應(yīng)式為2Al+3H₂O-6e^-═Al₂O₃+6H⁺；標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為1.12升．

點(diǎn)評 本題考查原電池和電解池原理，為高頻考點(diǎn)，明確原電池構(gòu)成條件及各個電極上發(fā)生的反應(yīng)是解本題關(guān)鍵，注意（2）不能根據(jù)金屬的活潑性強(qiáng)弱判斷正負(fù)極，（3）題要根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒進(jìn)行計(jì)算，題目難道不大．