Question

3．Zn-MnO₂干電池應(yīng)用廣泛，其電解質(zhì)溶液是ZnCl₂-NH₄Cl混合溶液．
（1）該電池的負(fù)極材料是Zn（或鋅）．電池工作時(shí)，電子流向正極（填“正極”或“負(fù)極”）．
（2）若ZnCl₂-NH₄Cl混合溶液中含有雜質(zhì)Cu²⁺，會(huì)加速某電極的腐蝕，其主要原因是鋅與還原出來(lái)的Cu構(gòu)成銅鋅原電池而加快鋅的腐蝕．欲除去Cu²⁺，最好選用下列試劑中的b（填代號(hào)）．
a．NaOH   b．Zn        c．Fe     d．NH₃•H₂O
（3）電池是應(yīng)用廣泛的能源．
設(shè)計(jì)兩種類型的原電池，比較其能量轉(zhuǎn)化效率．限選材料：ZnSO₄（aq），F(xiàn)eSO₄（aq），CuSO₄（aq）；銅片，鐵片，鋅片和導(dǎo)線．完成原電池甲的裝置示意圖如圖），并作相應(yīng)標(biāo)注．要求：在同一燒杯中，電極與溶液含相同的金屬元素．以銅片為電極之一，CuSO_4（aq）為電解質(zhì)溶液，只在一個(gè)燒杯中組裝原電池乙．甲、乙兩種原電池中乙的能量轉(zhuǎn)化效率較低，其原因是甲可以保持電流穩(wěn)定，化學(xué)能基本都轉(zhuǎn)化為電能；而乙中的活潑金屬還可以與CuSO₄溶液發(fā)生置換反應(yīng)，部分能量轉(zhuǎn)化為熱能．

Answer 1

分析 （1）鋅錳原電池中負(fù)極材料為活潑金屬Zn，MnO₂為正極，電池工作時(shí)電子從負(fù)極經(jīng)外電路流向正極；
（2）若ZnCl₂-NH₄Cl混合溶液中含有雜質(zhì)Cu²⁺，鋅與還原出來(lái)的Cu構(gòu)成銅鋅原電池而加快鋅的腐蝕．除雜時(shí)不能引入新雜質(zhì)，應(yīng)選Zn將Cu²⁺ 置換為單質(zhì)而除去；
（3）依據(jù)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(shè)計(jì)不同的電極為銅和鋅，電解質(zhì)溶液為硫酸銅和硫酸鋅溶液；
從電硫穩(wěn)定，能量轉(zhuǎn)化徹底，反應(yīng)速率快等分析判斷；

解答 解：（1）負(fù)極上是失電子的，則Zn失電子為負(fù)極，電子由負(fù)極流向正極，故答案為：Zn（或鋅）； 正極；
（2）電化學(xué)腐蝕較化學(xué)腐蝕更快，鋅與還原出來(lái)的Cu構(gòu)成銅鋅原電池而加快鋅的腐蝕．題目中a和d選項(xiàng)不能除去雜質(zhì)離子，c項(xiàng)會(huì)引入新雜質(zhì)，所以應(yīng)選Zn將Cu²⁺ 置換為單質(zhì)而除去．故答案為：鋅與還原出來(lái)的Cu構(gòu)成銅鋅原電池而加快鋅的腐蝕；b；
（3）在同一燒杯中，電極與溶液含相同的金屬元素，如圖示設(shè)計(jì)原電池，鋅做負(fù)極，銅做正極，原電池的甲裝置示意圖為：

甲乙兩種原電池中可更有效地將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的是甲，因?yàn)榧卓梢员３蛛娏鞣�(wěn)定，化學(xué)能基本都轉(zhuǎn)化為電能．而乙中的活潑金屬還可以與CuSO₄溶液發(fā)生置換反應(yīng)，部分能量轉(zhuǎn)化為熱能，
故答案為：；甲可以保持電流穩(wěn)定，化學(xué)能基本都轉(zhuǎn)化為電能；而乙中的活潑金屬還可以與CuSO₄溶液發(fā)生置換反應(yīng)，部分能量轉(zhuǎn)化為熱能；

點(diǎn)評(píng) 本題是將典型的實(shí)驗(yàn)知識(shí)與原電池原理、電解原理相融合的題型，涉及了電極材料分析、電解液凈化及相關(guān)電化學(xué)計(jì)算等內(nèi)容，具有較寬的知識(shí)覆蓋面．學(xué)習(xí)中要電化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)掌握扎實(shí)．